新教材同步系列2024春高中化学第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用海水资源的开发利用课件新人教版必修第二册

第八章化学与可持续发展①了解金属在自然界中的存在形式，了解金属的冶炼方法及铝热反应原理，了解金属回收和资源保护的意义。②了解海水资源、海水淡化的方法。了解海水资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴。③了解煤、石油和天然气的组成及其综合利用。④了解化肥、农药对农业生产的作用与危害及合理施用化肥、农药的方法。⑤了解合理用药的重要性及滥用药物的危害。⑥了解常见食品添加剂以及如何合理使用食品添加剂。⑦了解化学在环境保护中的重要作用。⑧了解节约能源和防止污染的重要性。⑨了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。学习内容考查重点自然资源的开发利用金属矿物的开发利用①金属冶炼的原理及应用，特别是铝热反应原理、铝的生产原理及流程②海水资源的综合利用，特别是海水提溴原理及流程海水资源的开发利用煤、石油和天然气的综合利用学习内容考查重点化学品的合理使用化肥、农药的合理施用③煤的干馏、气化和液化原理；石油的分馏、裂化、裂解、催化重整原理④常见农药、化肥的合理施用方法；合理用药⑤食品添加剂的种类和功效⑥环境保护措施、绿色化学原理合理用药安全使用食品添加剂环境保护与绿色化学化学与环境保护绿色化学第一节自然资源的开发利用第1课时金属矿物的开发利用海水资源的开发利用学习目标素养目标掌握不同金属冶炼的一般方法和原理变化观念与平衡思想了解海水的主要组成元素。了解海水淡化的方法及其意义—了解海水资源的开发和利用，熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理科学探究与创新意识了解金属回收和资源保护的意义，体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用科学态度与社会责任学法指导1.在复习金属活动性顺序的基础上，领会不同活性金属的冶炼方法及一般原理2．通过观看视频或观察教师的演示实验，加深对铝热反应原理及实验操作的学习3．通过海水资源综合利用的相关资料，认识海水淡化方法、海水提溴的原理和方法课前·

新知导学1．金属在自然界中的存在形态金属矿物的开发利用单质化合物2．金属的冶炼将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料的过程。(1)热分解法。适用于________的金属的冶炼。写出下列反应的化学方程式。①加热分解HgO:_______________________。②加热分解Ag2O:_______________________。(2)电解法。适用于__________的金属的冶炼。写出下列反应的化学方程式。①冶炼金属钠：____________________________。②冶炼金属镁：____________________________。不活泼非常活泼③冶炼金属铝：______________________________。铝的生产原理示意图如下：氧化铝冰晶石(3)高温还原法。适用于大部分中等活泼的金属，常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、一些活泼金属等。请完成下列冶炼金属的化学方程式。①焦炭还原氧化铜：__________________________。②一氧化碳还原氧化铁：____________________________。③氢气还原氧化铜：___________________________。④铝热反应冶炼铁：_____________________________。

3．有效利用金属资源的途径(1)提高金属矿物的________。(2)防止金属的________。(3)加强废旧金属的_______________。(4)使用__________代替金属材料。利用率腐蚀回收和再利用其他材料(1)金属铜的冶炼，除了高温还原法外，你还能列举出哪些获得金属铜的方法？(2)冶炼镁是电解熔融的MgCl2，冶炼铝为什么不采取电解熔融的AlCl3?【答案】(2)因为氯化铝为共价化合物，熔融状态不导电。微思考下列冶炼金属的原理不正确的是 (

)A．电解饱和食盐水制备金属钠B．加热分解Ag2O制备金属银C．Fe2O3与CO高温下反应制备金属铁D．Fe与CuSO4溶液反应制备金属铜【答案】A【解析】电解熔融的NaCl制备Na，A错误；Ag2O受热分解可得到Ag和O2，B正确；CO可将Fe2O3还原为Fe，C正确；Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4制得Cu，D正确。1．海水资源(1)海洋约占地球表面积的71%，海水约占地球总水量的97%。(2)海水中的化学元素。海水资源的开发利用多样性常量元素(99%)：除O、H外，含有________________、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素；微量元素(1%)：共计80多种分散性虽然海水中元素种类很多，总储量______，但许多元素的富集程度______Cl、Na、Mg很大很低2．海水资源的开发利用(1)主要包括海水淡化和直接利用海水进行__________等。海水淡化的方法主要有_______法、_________法和___________法等。(2)海水制盐。①氯化钠除供食用外，还可用于生产_______、______、钠、氯气、______等。②从制盐基础上，还可从海水中制取____、_____、____及其他化工产品。(3)从海水中还可提取____和重水，获得________、_______等新型能源。循环冷却蒸馏电渗析离子交换烧碱纯碱氢气镁钾溴铀潮汐能波浪能3．海水提溴——“吹出法”提溴过程过程具体操作化学原理氧化用______氧化海水中的溴离子__________________________吹出用______将生成的溴吹出—吸收用___________作还原剂使溴转化为氢溴酸______________________________________蒸馏再用______将氢溴酸氧化为溴后______分离__________________________Cl2＋2Br－

===2Cl－

＋Br2氯气空气二氧化硫SO2＋Br2＋2H2O===4H＋

＋2Br－氯气蒸馏Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2(1)海水淡化、制盐、提取溴等属于物理变化还是化学变化？【答案】海水淡化和海水制盐是物理变化，海水提取溴是化学变化。(2)“吹出法”提溴过程中有两次氧化过程，都是用氯气将溴离子氧化为溴，这样做的目的是什么？【答案】富集溴。微思考(2023·河北邢台宁晋中学段考)海洋约占地球表面积的71%，其中水资源和其他化学资源具有十分巨大的开发潜力，下列说法错误的是 (

)A．海水提溴的过程依次为“氧化”→“吹出”→“蒸馏”→“吸收”B．海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法C．从海水中制得的氯化钠除了可供食用外，还可用于生产氯气、盐酸D．海水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却【答案】A【解析】海水提溴的过程依次为“氧化”→“吹出”→“吸收”→“氧化”→“分离”，A错误；海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法，蒸馏法是最古老的方法，B正确；从海水中制得的氯化钠除了可供食用外，还可用于生产氯气、盐酸、氢氧化钠溶液等氯碱工业，C正确；海水资源的利用，主要包括两个方面，即海水淡化和直接利用海水进行循环冷却，D正确。课堂·

重难探究[重难理解]1．金属活动性顺序与金属冶炼的关系重难点一金属的冶炼原理金属K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au活动性顺序、单质还原性(原子失电子能力)强―→弱2.金属冶炼的热还原法(1)热还原法的分类。(2)热还原法的优缺点。①用H2作还原剂时，生成的产物H2O在高温下以水蒸气的形式蒸发出去，使制得的金属纯度较高，但成本也较高。③用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物，得不到纯度较高的金属。④用铝热反应冶炼金属，虽克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题，但是成本较高。下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 (

)[典例精练]【答案】C【解析】活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D均正确；C中为火法炼铜，C错误。金属材料在日常生活、生产中有着广泛的应用。下列关于金属的说法不正确的是 (

)A．越活泼的金属越难冶炼B．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子D．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的【答案】D【解析】金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子，因此金属越活泼，对应金属阳离子氧化性越弱，则金属越难冶炼，A、C均正确；合金一般比各成分金属的熔、沸点更低，硬度更大，B正确；因AlCl3为共价化合物，其熔融状态下不导电，因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝，而通常用电解Al2O3的方法来冶炼铝。(2023·广东梅县东山中学期末)工业上，下列各组金属的冶炼方法相同的是 (

)A．Fe和Al B．Au和CuC．Na和Al D．K和Fe【答案】C【解析】Fe采用热还原法，Al采用熔融电解法，A错误；Au采用物理富集法，Cu采用热还原法，B错误；Na、Al都采用熔融电解法，C正确；K采用熔融电解法，Fe采用热还原法，D错误。[重难理解]1．生产流程图重难点二海水提溴2．主要过程海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图：[典例精练](1)步骤①反应的离子方程式是_______________。(2)步骤③反应的化学方程式是_______________。(3)从理论上考虑，下列也能吸收Br2的是____。A．NaCl B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(4)步骤⑤蒸馏的过程中，温度应控制在80～90℃。温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：________________________________。(5)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液溴？______________________________________________。【答案】(1)2Br－＋Cl2

===Br2＋2Cl－(2)SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr

(3)BC(4)若温度过高，大量水蒸气随溴蒸出，所得气体中水蒸气的含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低(5)“溴水混合物Ⅰ”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高，而“溴水混合物Ⅱ”实际上将溴水浓缩了(2023·广东潮州二模)“空气吹出法”海水提溴的工艺流程如图，下列说法错误的是 (

)A．进入吹出塔前，Br－被氧化为Br2B．吸收塔中SO2作还原剂C．经过吸收塔后，溴元素得到富集D．两次通入水蒸气的作用都是参加反应【答案】D【解析】由题给流程可知，向浓缩、酸化后的海水中通入氯气，海水中的溴离子与氯气反应生成溴单质，利用水蒸气和热空气吹出溴，吹出的溴在吸收塔中与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和氢溴酸，氢溴酸溶液在蒸馏塔中与氯气反应生成溴单质，在水蒸气作用下反应得到的溴蒸气经冷凝、精馏得到溴。由分析可知，在进入吹出塔前，Br－与氯气发生氧化还原反应，Br－被氧化成Br2，A正确；由分析可知，吸收塔中发生的反应为吹出的溴与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和氢溴酸，反应中硫元素的化合价升高被氧化，二氧化硫是反应的还原剂，B正确；由分析可知，经过吸收塔后溶液中的溴离子浓度增大，是溴元素得到富集的过程，C正确；由分析可知，两次通入水蒸气都未参加反应，D错误。[重难理解]1．海带中含有碘元素的检验(1)实验步骤。重难点三海带提碘、海水提镁(2)主要反应：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O2．海带中提碘(1)主要流程：海带灼烧→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质(2)主要反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。【特别提醒】(1)海水中的碘的浓度很低，碘一般从海带或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升华，从碘的有机溶剂溶液中提取时应采用水浴加热，可避免高温下I2的升华。3．海水中提镁(1)工艺流程。(2)主要反应原理。下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是(

)[典例精练]A．用装置甲灼烧碎海带B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气【答案】B目前世界上60%的镁是从海水中提取的。学生就这个课题展开了讨论。已知海水提镁的主要步骤如下：(一)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集？

学生提出三个不同观点。观点1：直接往海水中加入沉淀剂。观点2：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂。观点3：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂。请你评价三个学生提出的观点是否正确(填“是”或“否”)，并简述理由。观点是否正确理由观点1

观点2

观点3

(二)在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的分离？(1)为了使镁离子沉淀下来，加入的足量试剂①是__________(填化学式)。(2)加入的足量试剂②是______(填化学式)。(3)从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下适宜冶炼镁的方法是______(填字母)。【答案】(一)观点1：否海水中镁离子浓度小，沉淀剂的用量大，不利于镁离子的沉淀观点2：否能源消耗大，海水的综合利用低，成本高观点3：是镁离子富集浓度高，成本低(二)(1)Ca(OH)2

(2)HCl

(3)c【解析】(二)(1)加入试剂①从经济效益考虑，要使用氢氧化钙。(2)要使氢氧化镁转化为氯化镁，则需要加入盐酸反应。(3)对于a、b来说，制取单质镁，不用电解或用碳还原氧化镁的方法，原因是氧化镁相对氯化镁来说，熔点太高，消耗能源太多，a、b错误；制取镁时，要把氢氧化镁转化为无水氯化镁，然后电解熔融状态的氯化镁，c正确，d错误。(2023·广东汕头三模)碘元素在人体内发挥着重要作用，可预防大脖子病。某实验小组从海带中提取碘的工艺流程如图，下列有关说法错误的是 (

)A．灼烧时需要用到玻璃棒、酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚和坩埚钳B．操作①和③均为过滤C．反应②中离子反应方程式为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2OD．采用减压蒸馏，可以降低萃取剂的沸点，便于I2和CCl4的分离【答案】B【解析】将海带灼烧得到海带灰，经过溶解，浸泡得到海带灰悬浊液，过滤后得到含碘离子的溶液，向其中加入过氧化氢和稀硫酸，碘离子被氧化为碘单质，得到含碘水溶液，加入CCl4进行萃取，得到碘的CCl4溶液，再经过减压蒸馏得到单质碘。灼烧用到的仪器有：坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒，A正确；操作①是过滤得到海带浸取原液，操作③是将碘的CCl4溶液进行萃取，B错误；反应②中是加入过氧化氢和稀硫酸，将碘离子氧化为碘单质，反应的离子方程式为2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O，C正确；减压蒸馏能够降低萃取剂的沸点，便于I2和CCl4的分离，D正确。海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是 (

)A．此法的优点之一是原料来源丰富B．进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁C．第④步电解时会产生氯气D．以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、置换反应和复分解反应【答案】D【解析】海水和贝壳都易于得到，而且十分丰富，所以此法的优点之一是原料来源丰富，A正确；海水中含有氯化镁，但浓度低且含有其他杂质，不能直接蒸发结晶，通过步骤①②③可以得到较纯净的氯化镁，B正确；贝壳的主要成分是碳酸钙，碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，发生的是分解反应；电解熔融氯化镁时产生氯气和镁，属于分解反应；生石灰和水反应是化合反应，氢氧化钙与氯化镁反应、氢氧化镁与盐酸反应都属于复分解反应，所以提取镁的过程中没有涉及置换反应，C正确，D错误。[课堂小结]小练·素养达成1．已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，请你推测下列事件发生在铁器时代之前的是

(

)A．金属铝的冶炼 B．青铜器时代C．金属钾的使用 D．戴维发现金属钠【答案】B【解析】金属越不活泼，越易被还原成金属单质，被发现和使用得越早。在四个选项中，比铁不活泼的金属只有Cu，B正确。2．海洋是一个巨大的宝藏，期待着人们的开发和利用。下列物质不经过化学变化就能从海水中获得的是 (

)A．单质溴 B．单质镁

C．烧碱 D．食盐【答案】D3．(2023·湖南长沙雅礼中学校段考)下列关于金属冶炼的相关说法中正确的是 (

)A．WO3受热能分解，W可用热分解法制得【答案】B4．从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是 (

)A．加适量的KI溶液

B．通入溴蒸气C．加入适量的NaOH溶液

D．加入适量的NaBr溶液【答案】D【解析】Cl2和Br2均能与KI反应生成I2，A错误；Cl2与Br2不发生反应，B错误；Cl2和Br2均与NaOH发生反应，C错误；Cl2与NaBr发生反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，D正确。5．(2023·广东佛山二模)模拟从海水中提取镁的实验装置、操作及目的如图所示，能达到实验目的的是 (

)【答案】B6．(2023·广东中考改编)地球是一个美丽的“水球”，表面约71%被水覆盖，淡水仅占总水量的2.5%；其余是海水或咸水。海水淡化是解决人类淡水资源短缺的有效措施。全球海水淡化水用途如图1所示。海水淡化技术主要有热分离法和膜分离法，热分离法利用蒸发和冷凝分离水与非挥发性物质，能耗大，成本高；膜分离法利用薄膜的选择透过性实现海水淡化，但现有薄膜的水通量低，应用受到限制，有科学家提出，给石墨烯“打上”许多特定大小的孔，制成单层纳米孔二维薄膜。可进行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如图2所示。依据上文，回答下列问题。(1)全球海水淡化水用途排在首位的是______。(2)热分离法中，水发生了_____(填“物理变化”或“化学变化”)。限制热分离法大规模应用的原因是___________。(3)石墨烯海水淡化膜允许____通过。(4)下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是 (

)【答案】(1)市政供水(2)物理变化能耗大，成本高(3)水分子(4