《开发利用金属矿物和海水资源》学案

《开发利用金属矿物和海水资源》学案1．了解金属冶炼的化学反应原理和基本方法。2．了解海水资源及其开发利用的主要方法。3．掌握从海水中提取溴和碘的化学反应原理和实验方法。4．认识开发利用金属矿物和海水资源所带来的环境问题和预防措施。认识化学在自然资源的合理开发与综合利用方面的重要价值，培养环保意识和节约意识。要点一eq\a\vs4\al(金属矿物的开发和利用)1．金属在自然界的存在形态。2．金属冶炼的原理。金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，聚集成为金属单质。如Mn＋＋ne－=M。3．冶炼方法。(1)热分解法：适用于不活泼金属的冶炼。(2)电解法。适用于活泼金属的冶炼。(3)高温还原法。适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。其他方法。4．合理开发和利用金属资源的途径。(1)提高金属矿物的利用率。(2)减少金属的使用量。(3)加强金属资源的回收和再利用。(4)使用其他材料代替金属材料。【应用思考】1．在自然界中，金属为什么大多数以化合态存在？提示：大多数金属比较活泼，容易与H2O、O2等反应，故大多数金属以化合态存在于自然界中。2．工业上利用电解熔融MgCl2来制取Mg，而MgO比MgCl2更易获得，为什么不电解熔融MgO制取镁呢？(MgO的熔点：2852℃，MgCl2的熔点：118℃)提示：由于MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点，将MgO熔融需要能量较多，所以采用电解熔融MgCl2的方法制取Mg，冶炼金属也要考虑节能减排。要点二eq\a\vs4\al(海水资源的开发利用)1．(1)海水淡化的途径主要是从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。(2)海水淡化的主要方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。2．直接利用。主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。3．海水制盐。(1)方法。把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。(2)食盐的用途。有关反应的方程式：4．海水提溴。在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子使之成为单质溴，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。【应用思考】3．海水制盐属于物理变化还是化学变化？提示：海水制盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出，因此属于物理变化。4．海水的蒸馏装置与普通的蒸馏装置有何区别？为什么？提示：因为海水蒸馏得到的是淡水，水的沸点为100℃(常压下)无需用温度计，因此可不用蒸馏烧瓶，1．历史上最悠久的海水淡化方法是(A)A．蒸馏法B．电渗析法C．离子交换法D．过滤法2．有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是(C)A．肯定发生的是置换反应B．肯定发生的是分解反应C．肯定发生的是氧化还原反应D．只能用金属作还原剂冶炼金属3．下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是(D)A．2Na＋MgCl2=2NaCl＋MgB．MgCl2(溶液)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑C．2MgOeq\o(=,\s\up7(高温))2Mg＋O2↑D．MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑eq\x(基)eq\x(础)eq\x(训)eq\x(练)1．从利用金属的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是(B)①地壳中的金属元素的含量②金属活动性顺序③金属的导电性④金属冶炼的难易程度⑤金属的延展性A．①③B．②④C．③⑤D．②⑤解析：对比金属活动性强弱关系与人类利用金属的先后，可以发现人类使用较早的金属，其活动性较弱；结合学习中对金属铁、铝的冶炼的认识，可知：金属活动性越强，金属的冶炼难易程度越难，这会影响了人类对金属的使用，其它因素均与使用的前后顺序无关；故选B。2．下列属于海水化学资源利用的是(B)A．海水淡化B．海水提盐C．海水养殖D．海水发电解析：A、C、D三项都属于海水水资源的开发利用。3．以下方法可用于工业冶炼金属的是(C)A．电解熔融AlCl3获取金属铝B．电解MgCl2溶液获取金属镁C．用CO还原铁矿石来获取金属铁D．电解饱和食盐水来获取金属钠解析：AlCl3是共价化合物，应该用电解熔融Al2O3获取金属铝，A错误；应该电解熔融的MgCl2获取金属镁，B错误；铁是比较活泼的金属，在工业上就是用CO还原铁矿石来获取金属铁的，C正确；电解熔融食盐来获取金属钠，D错误；答案选C。4．下列化工生产原理错误的是(D)①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁③电解法炼铝时，原料是氯化铝④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A．②③B．①③C．①②③D．②③④解析：钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，不能将镁置换出来，②错误。电解冶炼铝所用的原料为氧化铝，③错误。炼铁高炉中所发生的反应CO2＋Ceq\o(=,\s\up7(高温))2CO属于吸热反应，④错误。5．工业上制备下列金属，采用的化学反应原理正确的是(C)解析：工业上电解熔融的氯化镁来制取金属Mg，A错误；钙的工业制法与镁相似，电解熔融的氯化钙，B错误；工业制取Mn用还原法，单质Al与二氧化锰发生置换反应，C正确；汞单质的制取用加热分解法，分解HgO得到Hg单质，D错误，答案选C。6．目前从海水中提取的溴约占世界溴年产量的eq\f(1,3)，海水提溴常用的方法之一是用氧化剂把溴离子氧化成单质，再通入热空气将溴蒸气吹出，这一反应中常用的氧化剂是(A)A．Cl2B．Br2C．H2OD．H2O2解析：此法是通入氯气把浓缩的溶液中的溴化物氧化，然后用空气把生成的溴吹出。eq\x(能)eq\x(力)eq\x(提)eq\x(升)7．从化学原理和经济利益角度分析，下列从海水中提取镁单质的方法最可行的是(D)解析：从原料成本等方面考虑，D项方法最可行，答案为D。8．从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作，其中正确的是(D)(1)将海带灼烧成灰(2)过滤得含I－溶液(3)放出碘的四氯化碳溶液(4)分离碘并回收四氯化碳A．(1)(2)B．(2)(3)C．(1)(2)(3)D．(3)(4)解析：(1)错，灼烧海带要用耐高温的坩埚，不能采用烧杯或蒸发皿；(2)错，向漏斗转移溶液时必须用玻璃棒引流；(3)四氯化碳密度比水大，碘的四氯化碳溶液在下层，合理；(4)采用蒸馏的方法分离碘并回收四氯化碳，装置图和方法都合理，故答案为D。9．冶炼金属常用以下几种方法：①以C、CO或H2做还原剂、②用活泼金属Na、Mg等还原、③利用铝热反应原理还原、④电解法、⑤热分解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳。(用序号填写下列空白)(1)Fe、Zn、Cu等中等活泼金属______________。(2)Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属______________。(3)Hg、Ag等不活泼金属____________。(4)V、Cr、Mn、W等高熔点金属____________。(5)K、Rb、Cs、Ti等金属通常还原方法是__________。解析：中等活泼的金属用热还原法冶炼；活泼金属用电解法冶炼；不活泼金属用热分解法冶炼；高熔点金属用铝热法冶炼。答案：(1)①(2)④(3)⑤(4)③(5)②10．某化学小组的同学取一定量的Al和Fe2O3的混合物进行铝热反应，并探究熔落物的成分。请回答下列问题。Ⅰ.(1)引发铝热反应的实验操作是________________________。(2)做铝热反应时，内层纸漏斗底部剪一小孔用水润湿的目的是________________________________________________。(3)反应的化学方程式为_____________________________。Ⅱ.已知：Al、Fe的熔、沸点数据如下。物质AlFe熔点(℃)6601535沸点(℃)24672750(1)某同学猜测，铝热反应所得到的熔落物是铁铝合金。理由：该反应放热能使铁熔化，而铝的熔点比铁低，所以铁和铝能形成合金。你认为他的解释是否合理？________(选填“合理”或“不合理”)。设计一个简单的实验方案，证明上述所得的熔落物中含有金属铝：___________________。(2)另外一名同学观察到熔落物呈黑色，他认为铝热反应中有少量Fe3O4生成，该同学设计如下实验验证他的结论：取少量熔落物，用稀硫酸溶解，加水稀释后滴加3～4滴KSCN溶液。若溶液变为红色，则有Fe3O4生成；否则没有Fe3O4生成。该同学的实验方案是否合理？说明你的理由。解析：Ⅱ(1)从表格中的数据可知：铝热反应放出的热量熔化铁的同时过量的铝也熔化，故可得到铁铝合金。铝与氢氧化钠溶液反应，而铁不与氢氧化钠溶液反应，可利用氢氧化钠溶液与铝发生反应生成气体检验铝的存在。(2)若生成物中含有Fe3O4，过量的铁也会将Fe3＋还原，故溶液中不存在Fe3＋，不能利用该实验检验生成物中是否含有Fe3