【学海导航】山西省高中化学总复习 第11章第38课时 开发利用金属矿物和海水资源课件 新人教

第38课时开发利用金属矿物和海水资源一、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。2．金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。3．金属冶炼的一般步骤富集(除杂)→冶炼(将化合态金属变为游离态金属)→精炼(提纯)4．金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO2Hg＋O2↑，

2Ag2O4Ag＋O2↑。用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。(2)热还原法冶炼金属①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为：C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑。②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2。③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为：3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O4Fe＋4H2O。④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。可用热还原法冶炼的金属，其金属性中等，金属在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。(3)电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑【基础题一】下列反应原理不符合工业实际的是()A．2Ag2O4Ag＋O2↑B．4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3C．2MgO2Mg＋O2↑D．2CuO＋C2Cu＋CO2↑C【解析】根据金属的活泼性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量，因此选C项。二、海水资源的开发利用海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。1．海水水资源的利用(1)海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等；(2)直接利用海水进行循环冷却；(3)海水制盐(氯化钠)；(4)从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是传统海水制盐工业上的发展；(5)从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景(如从海水中提取铀和重水)；(6)开发海洋药物；(7)潮汐能、波浪能等新能源的开发。【基础题二】若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是()A．加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B．利用太阳能使海水蒸馏淡化C．将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水D．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子A【解析】明矾净水是利用Al3＋反应生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些泥沙，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。【基础题三三】海水是一一个巨大大的化学学资源宝宝库，下下列有关关海水综综合利用用的说法法正确的的是A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能C2．海水化化学资源源的开发发利用(1)氯碱工业业海水→NaCl→获得Cl2，H2，NaOH2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑(2)海水提镁镁海水(溶液)Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2·6H2O―→MgCl2Mg、Cl2(3)海水提溴溴海水(酸化)Br2HBrBr2(液)(4)海带中碘碘的提取取(1)流程(2)主要化学学原理：：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。【基础题四四】从海水中中提取金金属镁的的生产步步骤有：：①浓缩结晶晶并去除除结晶水水，②加熟石灰灰，③加盐酸，，④过滤，⑤熔融电解解，正确确的生产产顺序是是()A．①②③④④⑤B．⑤④③①①②C．②④③①①⑤D．③④②①①⑤C重要考点点1金属矿物物的开发发利用【考点释例例1】冶炼金属属一般有有下列四四种方法法：①焦炭法；；②水煤气(或氢气或或一氧化化碳)法；③活泼金属属置换法法；④电解法。。四种方方法在工工业上均均有应用用。古代代有(Ⅰ)用树木火火烧Cu2S炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜铜；现代代有(Ⅲ)铝热法炼炼铬；(Ⅳ)从光卤石石中炼镁镁；(Ⅴ)用树木火火烧MgO冶炼镁。。对它们们的冶炼炼方法的的分析不不正确的的是()A．(Ⅰ)用①B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③D．(Ⅳ)用④E．(Ⅴ)用①AB【解析】(Ⅰ)火烧Cu2S，利用树树木燃烧烧时产生生的高温温条件，，加热发发生反应应；Cu2S＋O22Cu＋SO2，不是焦焦炭法。。(Ⅱ)湿法炼铜是是我国西汉汉时期用铁铁从某些含含铜化合物物的溶液中中置换出铜铜，属活泼泼金属置换换法。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，适合于③。(Ⅲ)是使铝粉和和Cr2O3的混合物在在高温下反反应，置换换出铬，反反应产生的的热量使铬铬熔化而分分离。2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，适合于③。(Ⅳ)从光卤石(KCl··MgCl2·6H2O)中可得到六六水合氯化化镁晶体，，再采用通通电分解熔熔融的氯化化镁的方法法制取镁。。MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。火烧时，，使用的树树木变为木木炭，MgO再与木炭反反应，产生生镁，属于于焦炭法。。C＋MgOMg↑＋CO↑，符合①。【知识归纳】1.铝热反应(1)原理：Al是还原剂，，金属氧化化物作氧化化剂，是铝铝将金属氧氧化物中的的金属置换换出来的反反应；实质质是铝将金金属离子还还原为金属属单质。(2)反应特点：：①高温条件；；②剧烈燃烧，，放出大量量的热；③新生成的液液态金属单单质易与Al2O3(固态)分离。(3)引燃剂和铝铝热剂①引燃剂：镁镁条、氯酸酸钾。②铝热剂：铝铝粉和金属属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合合物。(4)应用①铝热反应常常用于冶炼炼难熔金属属如V、Cr、Mn等；②焊接钢轨等等。2．常见金属属的冶炼原原理金属冶炼原理FeFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3(铝热法炼铁)金属冶炼原理CuCu2S＋O22Cu＋SO2(火法炼铜)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(湿法炼铜)MgMgO＋CMg(g)＋CO(g)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑Al2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑Na2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O1.阅读以下内内容，回答答问题。冶炼金属一一般有下列列四种方法法：①焦炭法；②水煤气(或H2，或CO)法；③活泼金属置置换法；④电解法。四四种方法各各有优缺点点，在工业业上均有应应用。(1)一种无色气气体A与红热的炭炭反应，得得到另一种种无色气体体B，B与灼热的氧氧化铜反应应，又得到到A，则A、B分别为(填序号)。A．O2、CO2B．O2、COC．CO2、COD．CO、CO2C(2)下列说法错错误的是(填序号)。A．对废旧金金属的最好好处理方法法是回收、、再利用B．提炼金属属要经过矿矿石的富集集、冶炼、、精炼三步步C．活泼金属属的冶炼都都是通过电电解其盐溶溶液制得D．热还原法法中还原剂剂有焦炭、、一氧化碳碳、氢气或或活泼金属属等C(3)钛(Ti)有“未来钢铁”之称。工业业上常以：：TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2获得海绵状状钛。该反反应在下列列哪种环境境中进行(填序号)。A．稀有气体体中B．空气中C．氮气中D．CO2气体中A2.工业上用铝铝土矿(主要成分为为Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化铝铝做冶炼铝铝的原料，，提取的操操作过程如如图：(1)写出步骤①中发生反应应的化学方方程式：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。(2)写出滤液(甲)中一种溶质质与过量NaOH溶液反应进进入滤液(乙)所发生反应应的化学方方程式：AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl。重要考点2海水资源的的开发利用用【考点释例2】海水的综合合利用部分分流程如下下图所示：：(1)粗盐中含有有Ca2＋、Mg2＋、SO42-及泥沙，要要得到精盐盐，可将粗粗盐溶于水水，然后进进行下列五五项操作。。其中正确确的操作顺顺序是________。①过滤②加过量的NaOH溶液③加适量盐酸酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液A．①④②⑤③③B．④①②⑤③③C．②⑤④①③③D．⑤②④①③③(2)已知MgCl2·6H2O晶体在空气气中加热时时，释放部部分结晶水水，同时生生成Mg(OH)Cl(碱式氯化镁镁)或生成MgO。下列是关关于MgCl2·6H2O的综合利用用：a．括号内应应填的条件件为_____________________________________________。b．Mg(OH)2固体存在如如下溶解平平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－。向体系中中加入(至少填两种种不同类别别的物质)__________________，有利于Mg(OH)2溶解。(3)Mg(OH)2沉淀中混有有的Ca(OH)2应怎样除去去？写出实实验步骤。。_____________________________________________。【解析析】(1)考查查有有关关粗粗盐盐提提纯纯的的知知识识点点。。(2)a.在干干燥燥的的HCl气流流中中加加热热，，抑抑制制了了MgCl2水解解，，且且带带走走MgCl2·6H2O受热热产产生生的的水水气气，，故故能能得得b．加入酸性物质都可以。酸类：HCl、H2SO4、HNO3等；强酸弱碱盐：CuSO4、FeCl3等；铵盐类：CH3COONH4、NH4Cl等(只要写出两类即可)。(3)由于Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故要除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2，需要加入试剂使Ca(OH)2转化为易溶于水的物质，从而达到除去杂质Ca(OH)2的目的，可以选可溶性镁盐，如MgCl2，Mg(NO3)2等。【答案案】(1)CD(2)a.在干干燥燥的的HCl气流流中中加加热热b．HCl或者者FeCl3、NH4Cl等(3)加入入MgCl2溶液液，，充充分分搅搅拌拌，，过过滤滤，，沉沉淀淀用用水水洗洗涤涤1.向淀淀粉粉溶溶液液中中加加入入少少量量稀稀H2SO4，加加热热使使淀淀粉粉发发生生了了水水解解。。为为测测定定水水解解程程度度，，需需加加入入下下列列试试剂剂中中的的()①NaOH溶液液②银氨氨溶溶液液③新制制Cu(OH)2悬浊浊液液④碘水水⑤BaCl2溶液液A．①⑤⑤B．①③③④④C．②④④D．②③③④④B【知识识归归纳纳】1.海水水淡淡化化的的方方法法及及原原理理淡化方法原理蒸馏法将海水加热蒸发汽化，然后蒸汽冷凝得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法2.海水水中中镁镁的的提提取取(1)流程程(2)有关关反反应应的的化化学学方方程程式式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑↑MgCl2(熔融融)Mg＋Cl2↑3．海水提溴(1)工艺流程：(2)原理①用蒸馏法将海海水浓缩，用用硫酸将浓缩缩的海水酸化化。②向酸化的海水水中通入适量量的氯气，使使溴离子转化化为溴单质：：2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl。③向含溴单质的的水溶液中通通入空气和水水蒸气，将溴溴单质吹入盛盛有二氧化硫硫溶液的吸收收塔内以达到到富集的目的的：Br2＋SO2＋2H2O===