2020-2021学年高中人教版化学必修第二册学案8.1.第1课时金属矿物和海水资源的开发利用

第八章化学与可持续发展第一节

自然资源的发利用化学是人类利用自然资源和应对环境问题的重要科学依据。本节我们将________、________和________的综合利用为例，认识化学的应用价值，了解与此有关的____________问题。第课时

金属矿物和水资源的开利用核心微网络素养新目标1.了解金属矿物的开发利用原理和基本方法。2．了解海水资源利用的意。3．认识常见海水提取物与会、生产、生活的关系。学业基础[预习新知]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________________等极少数金属以外，绝大多数金属以_______的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素都显_______化合价2．合理开发利用金属资源金属的冶炼需要消耗大量的________，还会造________，

地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应________________。3．有效利用金属资源的途径提高金属的_，减少金属的使用量。加强金属资源的______________。使用其他材料代替金属材料。4．金属冶炼的原理金属冶炼的实质是根据，使金属矿物中的金属阳离子_______生成金属单质的过程：n

＋n－===M。状元随笔

从金属矿石中提炼金属的步骤1．矿石的富集；冶炼；精炼。5．冶炼方法

222222三、海水资源的开发利用1．直接利用：海水进行________。2海水淡化：主方法有、____________、________________。3．海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加_______________等种元素的总量超过_______，其他为微量元素，共计含有多种。4．海水制盐日晒提纯海水→粗盐→精。结晶5．海带提碘Cl流海带→____________→―→____________→纯→碘单质。原理：________。6．海水提溴过程：浓缩________→________→提取。原理：。7．海水提镁(1)过程：浓缩→沉淀―→过滤→溶解→结晶(MgCl→MgCl晶体→金属镁。

22222222222222原理：________________②Mg(OH)＋2HCl===MgCl。HCl③MgCl＋6HO。△④_________________。8．能源的开发从海水中提取铀和重水和重水是核能开发的重要原料。潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。[即学即练]1．判断正误，正确的打“”，错误的打“×”。黄金的冶炼可用热分解法()金属阳离子被还原，一定会得到金属单质。()工业上电解溶液制取Mg。()海水中含有Br。()海带中含有碘，能使淀粉变蓝。()用溶液吸收溴蒸气是利用了具有漂白性)2．下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是()A．KB．D．3．不同的金属，其冶炼方也可能不同，主要原因是)A．金属的活动性不同B．金属在自然界中的分布不同．金属在自然界中的存在形式不同D．金属在自然界中的含量不同4．有关金属的冶炼原理下说法正确的是()A．肯定发生的是置换反应B．肯定发生的是分解反应．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5．下列方法中，不能实现水淡化的是()A．蒸馏法．电渗析法．过滤法D．离子交换法

226．下列属于海水化学资源用的是()A．海水淡化B．海水冷却循环．海水提溴D海水发电7．下列说法中不正确的是()A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库B．海水中金元素的储存量很大，但它的富集程度却很低．从海水中可以提取铀和重水等核原料D海水中的溴氟等元素均为微量元素但仍有提取的价值核心素目标一金属的冶炼方法[例1]冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法②水煤气(氢气或一氧化碳)③活泼金属置换法④电解法四种方法在工业上均有应用古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．Ⅰ)用①．(Ⅱ)②．()用③D．(Ⅳ)④[提升1]下列有关金属的工业制法中，正确的是)A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液B．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H还原得镁D制铝从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体电解熔融的氯化铝得到铝[核心能力]1．金属的冶炼原理金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即M＋＋n－。2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序

K、、Na、Zn、Fe、Sn、MgAl、Cu

、Pt、Au

金属原子失电子能力金属离子得电子能力

强→弱弱→强主要冶炼方法

电解法

热还原法

热分解法

物理方法3.常用的热还原法状元随笔

常见热还原法的优缺点H还原法CO和C还原法铝热法

优点金属纯度高工业成本低可以冶炼高熔点、难以冶炼的金属

缺点工业成本高金属纯度低，尾气中的会污染环境工业成本较高目标二海水资源的利用[2]如图是人类从海水资源中提取某些重要化工原料的流程示意图：请回答下列问题：操作A是_过滤实验基本操作名称)。

222232222222222222222322222222222222222操作B需加入下列试剂中的一种合适的是_______(选填字母)。A．氢氧化钠溶液B澄清石灰水．石灰乳D．碳酸钠溶液向苦卤中Cl，发应的离子方______________________，用SO水溶液吸收Br，吸收率可达95%有关反应的离子方程式为__________________________。工水MgCl制取________________________。状元随笔煅烧

海水提镁主要反应原理：CaCO＋CO↑＋HO===Ca(OH)Ca(OH)＋MgCl===Mg(OH)＋Mg(OH)＋2HCl===MgCl＋2HO通电MgCl(融)=====Mg＋↑

2[升2]海带中的碘元素主要以I

－的形式存在提取时用适当的氧化剂将其氧化成I，再萃取出来。证明海带中含有碘的实验方法：①用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩埚中。②灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却。③将海带灰加蒸馏水溶解，搅拌、煮沸、过滤。④在滤液中滴加稀HSO及H，然后加入几滴淀粉溶液。(及反应的离子方程式为2I－＋HO＋＋===I＋在实验过程中用到的玻璃仪器有____________________________________。能证明海带中含有碘的实验操作是_______(填序号)是_____________________________________。

[核心能力]1．海水提镁的工艺流程2．海水提溴的主要流程3．海带中提取碘的流程状元随笔

碘元素的检验方法a淀粉遇单质碘变蓝，若是碘离子，通常先加入氯水氧化，再加入淀粉。b．碘水呈黄色，通常加入机溶剂四氯化碳或苯后有机层呈紫色。c．加入硝酸酸化的硝酸银溶液后产生黄色沉淀，则原溶液含碘离子。学考评价1冶金工业上能用化学还原剂制得的一组金属是)A．、Mg、AlB．、、

2222322222222223222222．Zn、、CuD．MgAl、Zn、2．下列反应原理不符合工实际的是()高温A．O=====4Ag＋↑高温B．3MnO3Mn＋2AlO电解．2MgO=====2Mg＋↑高温D．2CuO＋＋CO↑3．工业上获得金属镁采用冶炼方法是()A．加热分解镁氧化物B．电解熔融氯化镁．高温下发生铝热反应D．高温下用氢气还原4．海水是一个巨大的化学源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是()A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质B无论是海水波浪发电还是潮汐发电都是将化学能转化为电能．从海水中可以得到NaCl电解熔融制备金属钠石灰水D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水苦卤→HCl通电Mg(OH)→MgCl溶液→无水MgCl→MgCl(熔融)→Mg5．海水是巨大的资源宝库可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如下：

2222222222步骤Ⅰ获Br的反应的离子方程为______________________。步骤ⅡSO水溶液吸收Br溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的，其反应的化学方程式为__________________________反应中剂是________(填化学式)；若反应中生成2mol，则消耗。根据上述反应可判断SOClBr三种物质氧化性由强到弱的顺序是____________。练后感悟海水资源开发利用的几点说明1注意在海水中钠、镁、溴和碘都以化合态形式存在且含量较低，需要先富集再提取，提取过程中要通过发生氧化还原反应获得它们的单质。2．提取海水中、镁、溴、碘的过程中要用到结晶、过滤、萃取和分液等实验操作，要注意这些操作的使用条件和操作方法的规范性。．海水中铀和重水的提取，潮汐能、波浪能的开发对于新能源的开发具有重要意义。．海水资源的利用将走综合开发的道路，一次提取海水，同时提取多种物质。温馨提示：请完成课时作业6

22222222222222222222222232222222第八章第一节

化学与可持发展自然资源的发利用金属矿物

海水资源

化石燃料

环境与发展第课时

金属矿物和水资源的开利用学业基础[预习新知]金铂化合物正资源和能源环境污染合理地开发利用利用率回收和再利用氧化还原反应△△得到电子＋O↑2AgO=====4Ag↑电解电解2NaCl()=====2NaCl↑MgCl()=====MgCl↑电解高温2Al=====4Al＋↑＋O=====2Fe2Al＋冰晶石高温FeO=====Al＋2Fe循环冷却蒸馏法电渗析法离子交换法Cl、、KCa、Mg、S、C、F、B、Br、Sr－

99%浸泡氧化2I－＋===I＋2Cl＋Cl===Br＋－CaO盐酸脱水

－

氧化富集2Br电解电解Mg2＋＋Cl↑

2OH－===Mg(OH)↓MgCl(熔)=====Mg[即学即练]1．答案：(2)×(3)×(4)××(6)×2．答案：D3．答案：A4．答案：C5．答案：C6．答案：C7解析：海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库；海

232224422222222223222442222222222222422水中金元素的总储量约为×10t海水中的含量仅为4×10

g故它的富集程度很低；可从海水中提取铀和重水等核原料，故AB项正确水中的溴元素为常量元素D项错误。答案：核心素养[例1]解析选择金属的冶炼方法要考虑金属在自然界中存在的状态及金属的活动性。()(Ⅱ、(Ⅲ、()生的反应分别是△()：Cu(OH)＋↑＋HO，＋△＋↑符合①；()Fe，符合③；高温()＋Cr=====AlO＋2Cr，符合③；()：从光卤石中提取MgCl，再电解MgCl：(电解融=====MgCl↑符合④。答案：B[提升1]解析制取金属钠时熔融的NaCl而不是其溶液，A项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，错误。答案：B[例2]解析(1)盐的溶解度受温度变化影响较小，可以通过蒸发结晶的方法得到氯化钠工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰，在海水中加入生石灰制得石灰乳，在引入的海水中加入石灰乳制得Mg(OH)，样原料的成本低，且能将镁离子全部沉淀下来以最合适的是石灰乳(3)气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为Cl＋2Br===Br2Cl；用SO水溶液吸收Br的离子方程式为Br＋＋O===4HSO。(4)业上电解由无水MgCl制取镁的化学方程式为

MgCl()=====Mg

222242222222222222224222222222222222Cl↑。答案：(1)蒸发结晶(2)C＋2Br－===Br＋－Br＋＋2H＋2Br电解

＋SO2－(4)MgCl(融)=====Mg＋↑[提升2]答案：烧杯、玻璃棒、漏斗、酒精灯(2)④滴入淀粉溶液后变蓝学考评价1．解析NaAl的冶炼方法为电解法、的冶炼方法为化学还原剂还原法。答案：2解析：据金属的活动性和特点，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，