高中化學(xué)《第四章 第一節(jié) 開發(fā)利用金屬礦物和海水資源》課件 新人教版必修2

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1、第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源情情 景景 導(dǎo)導(dǎo) 入入第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源第一節(jié)開發(fā)利用金屬礦物和海水資源課課 標(biāo)標(biāo) 點(diǎn)點(diǎn) 擊擊預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 導(dǎo)導(dǎo) 學(xué)學(xué)典典 例例 精精 析析課 堂 導(dǎo) 練 海洋是人類可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。浩瀚的海洋中，蘊(yùn)藏著極其豐富的礦物資源、生物資源和藥物資源，其經(jīng)濟(jì)價值可觀，開發(fā)前景十分誘人。 海底石油儲藏量約1 350億噸，天然氣約140萬億立方米，約占世界油氣總量的45%；海水中溶解有80多種化學(xué)元素，被譽(yù)為“液體礦山”。海水中可提取鎂、鉀、鈾、鍶等各類礦物達(dá)5億億噸；在生物資源方面，海洋中存活著20萬種生物；除石油、天然氣外

2、，海洋蘊(yùn)藏著巨大的動力能源。另外，海水中含有200萬億噸重水，其中所含的氘是受控核聚變的寶貴原料，核聚變能是被廣泛看好的21世紀(jì)全球電力的一個重要來源。 開發(fā)金屬礦物資源的一般原理是什么？開發(fā)海水資源對人類社會的發(fā)展有哪些重要意義呢？1了解金屬冶煉的化學(xué)反應(yīng)原理和基本方法。2了解海水資源及其開發(fā)利用的主要方法。3掌握從海水中提取溴和碘的化學(xué)反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)方法。4認(rèn)識開發(fā)利用金屬礦物和海水資源所帶來的環(huán)境問題和預(yù)防措施。認(rèn)識化學(xué)在自然資源的合理開發(fā)與綜合利用方面的重要價值，培養(yǎng)環(huán)保意識和節(jié)約意識。金屬礦物的開發(fā)和利用金屬礦物的開發(fā)和利用 1金屬在自然界的存在形態(tài) 2金屬冶煉的原理金屬的冶煉是利用

3、_原理，在一定條件下，使金屬離子_電子被_成金屬原子，聚集成為金屬單質(zhì)。Mnne=M1游離態(tài)化合態(tài)2氧化還原反應(yīng)得到還原3冶煉方法(1)熱分解法：適用于_金屬。寫出冶煉汞和銀的化學(xué)反應(yīng)方程式：_；_。(2)熱還原法：適用于 _金屬。寫出工業(yè)煉鐵的化學(xué)反應(yīng)方程式：_。(3)電解法：適用于_的金屬。寫出冶煉鈉、鎂和鋁的化學(xué)反應(yīng)方程式：_、_、_。3(1)金屬活動性順序中Hg及其以后的2HgO 2HgO22Ag2O 4AgO2 (2)金屬活動性順序中Zn、Cu之間的Fe2O33CO 2Fe3CO2(3)金屬活動性順序中Al及其以前2NaCl(熔融) 2NaCl2MgCl2(熔融) MgCl22Al2

4、O3(熔融) 4Al3O2= = 4常見的還原劑大部分金屬的冶煉都是在高溫下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，常用的還原劑有_、_、_等。一些活潑金屬也可作還原劑，將相對不活潑的金屬從其化合物中置換出來。如2AlFe2O3 2FeAl2O35合理開發(fā)金屬礦物資源地球上金屬礦物資源是有限的，必須合理開發(fā)和利用這些礦物資源，主要途徑有提高金屬礦物的_，減少金屬的_，加強(qiáng)金屬資源的_和_，使用其他材料代替金屬材料等。4焦炭COH25利用率使用量回收再利用綜合拓展綜合拓展一、金屬活動性順序表、金屬的性質(zhì)、金屬的冶煉 金屬活動性順序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au金屬原子失去電

5、子的能力強(qiáng) 弱金屬離子結(jié)合電子的能力弱 強(qiáng)跟氧的作用常溫易被氧化常溫能被氧化在常溫、干燥的空氣中不易被氧化加熱時能被氧化不能被氧化跟水的作用常溫時能置換水中的氫在加熱或跟水蒸氣反應(yīng)時能置換水中的氫不能置換水中的氫金屬活動性順序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au跟酸作用能把氫從酸(如鹽酸或稀硫酸)中置換出來能跟氧化性酸(如硝酸、濃硫酸)作用只跟王水作用跟鹽作用位于金屬活動性順序表中前面的金屬(K、Ca、Na等除外)能把后面的金屬從其鹽溶液中置換出來主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法金屬活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、PbHCuHg、Ag

6、二、鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究二、鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)裝置及操作把兩張圓形濾紙分別折疊成漏斗狀，套在一起，使四周都有四層。把內(nèi)層濾紙取出，在底部剪一個孔后用水潤濕，再套回原處，架在鐵圈上，下面放置一盛沙的蒸發(fā)皿。把5 g干燥的氧化鐵粉末和2 g鋁粉混合均勻，放在紙漏斗中，在混合物上面加少量氯酸鉀固體，并在混合物中間插一根用砂紙打磨過的鎂條，用燃著的小木條點(diǎn)燃鎂條實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鎂條劇烈燃燒，放出一定的熱，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)。反應(yīng)放出大量的熱，并發(fā)出耀眼的白光。紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷卻后，除去外層熔渣，仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)落下的是鐵珠原因分析鎂條燃燒，放出一定的

7、熱，KClO3作為引燃劑在受熱狀態(tài)下發(fā)生分解，使氧化鐵粉末和鋁粉在較高溫度下發(fā)生劇烈的反應(yīng)：2AlFe2O3 2FeAl2O3，該反應(yīng)放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，生成的鐵在高溫下呈熔融狀態(tài)特別關(guān)注：鋁熱反應(yīng)的注意事項(xiàng)(1)鋁熱反應(yīng)是指鋁熱劑在高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)并放出大量熱的化學(xué)反應(yīng)，其中鎂條為引燃物質(zhì)，氯酸鉀為助燃物質(zhì)。(2)鋁熱反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是用較活潑的鋁，把活動性相對較弱的金屬從其氧化物中還原出來。(3)反應(yīng)特點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行，反應(yīng)迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈液態(tài)且易與Al2O3分離。(4)鋁熱劑是指鋁粉和某些金屬氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)組成的混合物。(5)在冶

8、金工業(yè)上常用這一原理制取熔點(diǎn)較高的金屬，如V、Cr、Mn等；另外該反應(yīng)原理也可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如焊接鋼軌等。1有關(guān)金屬的冶煉原理，下列說法正確的是()A肯定發(fā)生的是置換反應(yīng)B肯定發(fā)生的是分解反應(yīng)C肯定發(fā)生的是氧化還原反應(yīng)D只能用金屬作還原劑冶煉金屬解析：金屬冶煉的實(shí)質(zhì)是將化合態(tài)的金屬轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的金屬，肯定發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，但不一定是分解反應(yīng)或置換反應(yīng)，用作還原劑的不一定為金屬。答案：C嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用2下列各種冶煉方法中，可制得相應(yīng)金屬的是()A加熱氧化鋁B高溫煅燒碳酸鈣C電解熔融的氯化鈉D氯化鈉與鋁粉高溫共熱 解析：由于Al2O3的熔點(diǎn)很高，加熱Al2O3難以分解，因此加熱時得不到其單質(zhì)

9、；高溫煅燒CaCO3發(fā)生分解：CaCO3 CaOCO2；C項(xiàng)中電解熔融的氯化鈉時：2NaCl(熔融) 2NaCl2，可得到金屬鈉；由于鈉的活潑性比鋁強(qiáng)，因此鋁粉不能置換出NaCl中的鈉。答案：C海水資源的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用 1海水的淡化(1)海水淡化的主要方法：_法、_法、_法。(2)海水的蒸餾1(1)蒸餾電滲析離子交換(2)燒瓶碎瓷片冷凝器錐形瓶2直接利用海水進(jìn)行_。3海水制鹽(1)方法把海水引到鹽灘上，利用_和_使水分蒸發(fā)，得到食鹽。(2)食鹽的用途2循環(huán)冷卻3(1)日光風(fēng)力有關(guān)反應(yīng)的方程式：a_b2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2c_d_4海水提溴在預(yù)先經(jīng)過酸化的濃縮海水中

10、，用氯氣氧化溴離子使之成為單質(zhì)溴，反應(yīng)的離子方程式為_。(2)a.2NaCl NaCl2cH2Cl2 2HCldCl22NaOH=NaClNaClOH2O4Cl22Br=Br22Cl綜合拓展綜合拓展一、海水蒸餾實(shí)驗(yàn)1海水蒸餾實(shí)驗(yàn)的操作步驟連接裝置 檢查裝置氣密性 向燒瓶中加入海水和碎瓷片 接通冷卻水 給燒瓶加熱 收集蒸餾水 停止對燒瓶加熱 待冷卻至室溫后停止通入冷卻水 整理儀器。2海水蒸餾實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)(1)燒瓶加熱時，一定要墊石棉網(wǎng)，防止燒瓶炸裂。(2)燒瓶中的海水量不能超過燒瓶容量的2/3。(3)冷凝管內(nèi)的冷卻水要從下口入、上口出，這樣冷卻的效果最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液體暴沸。

11、(5)實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真檢查裝置的氣密性。(6)當(dāng)燒瓶中有少量液體時，停止加熱。(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，應(yīng)先停止加熱，后停止通入冷卻水。二、海水中碘的提取海水中碘的總儲量很大，但由于其濃度很低，因此，目前工業(yè)生產(chǎn)中并不是直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力，如海帶等。從海產(chǎn)品中提取碘是工業(yè)上獲取碘的一種途徑。從海帶中提取碘的流程圖如下：主要反應(yīng)：2ICl2 I22Cl。三、海水提溴1流程2有關(guān)反應(yīng)的離子方程式2BrCl2 2ClBr2SO2Br22H2O 4H2Br 特別關(guān)注：(1)利用空氣吹出法從海水中提溴，主要是利用Br2沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、能被熱空氣和H2O(g)以溴蒸氣形式吹入吸收塔。(2

12、)從苦鹵或吸收液中得到Br2，均用Cl2作氧化劑把Br氧化為溴單質(zhì)。2-4SO嘗試應(yīng)用嘗試應(yīng)用3歷史上最久的海水淡化方法是()A蒸餾法B電滲析法C離子交換法 D過濾法解析：蒸餾法是海水淡化方法中最簡單、最古老的方法。答案：A4從海水中提取下列物質(zhì)，可以不涉及化學(xué)變化的是()AMgBNaClCBr2DK解析：元素大多以化合態(tài)存在于海水中，制備單質(zhì)需要用氧化還原方法得到金屬或非金屬單質(zhì)。所以Mg、Br2、K需用化學(xué)反應(yīng)制得，制NaCl是從海水(溶液)提取溶質(zhì)，用的是蒸發(fā)結(jié)晶的物理方法。答案：B一、金屬冶煉原理 冶煉金屬一般有以下四種方法：焦炭法；水煤氣法(或氫氣、一氧化碳法)；活潑金屬置換法；電解

13、法。古代有：()火燒孔雀石煉銅Cu2(OH)2CO3；()濕法煉銅?，F(xiàn)代有：()鋁熱法煉鉻；()從光鹵石(KClMgCl26H2O)中煉鎂。下列對應(yīng)關(guān)系不正確的是()A() B() C() D()解析：解題時除了考慮金屬的活動性外，還要注意題給信息中的關(guān)鍵點(diǎn)，如“火燒”暗示加熱，“濕法”暗示在溶液中，“鋁熱”暗示與其他活潑金屬共熱等。本題難點(diǎn)是涉及一些化學(xué)史的知識。()火燒孔雀石煉銅是用樹木煅燒孔雀石，孔雀石分解后產(chǎn)生CuO，樹木變成焦炭后還原CuO得到Cu。Cu2(OH)2CO3 2CuOH2OCO2，2CuOC 2CuCO2，符合。()濕法煉銅是我國西漢時期用鐵從銅的化合物溶液中置換出銅。

14、FeCu2 Fe2Cu，符合。()鋁熱法煉鉻是2AlCr2O3 2CrAl2O3，符合。()從光鹵石中煉鎂是先從光鹵石中得到MgCl2，再電解熔融的MgCl2，得到Mg。MgCl2(熔融) MgCl2，符合。答案：B= 名師點(diǎn)睛：有關(guān)金屬的冶煉要跟金屬活動性順序表結(jié)合起來掌握：金屬活動性順序表中KAl之間的活潑金屬多用電解法制取其金屬單質(zhì)；MnCu之間的中等活潑金屬常用普通還原劑(如C、CO、H2等)還原法；Hg、Ag等不活潑金屬常用熱分解其化合物的方法制??；Pt、Au等金屬在自然界中主要以單質(zhì)形式存在，可用物理方法分離得到。變式應(yīng)用變式應(yīng)用1下列金屬冶煉的反應(yīng)原理，錯誤的是()A2NaCl(

15、熔融) 2NaCl2BMgOH2 MgH2OCFe2O33CO 2Fe3CO2D2HgO 2HgO2= = 解析：鎂的還原性比氫氣強(qiáng)，故B不正確。答案：B二、海水資源的綜合利用 海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素，碘元素以碘離子的形式存在，實(shí)驗(yàn)室從海藻中提取碘的流程如下：(1)指出從海藻中提取I2的實(shí)驗(yàn)操作名稱：_，_。反應(yīng)的離子方程式為_。(2)提取碘的過程中，可供選擇的有機(jī)溶劑是_。A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯C汽油、乙酸 D汽油、甘油(3)為使含碘的水溶液轉(zhuǎn)化為含碘的有機(jī)溶液，實(shí)驗(yàn)室里有燒杯、玻璃棒等儀器，尚缺少的主要玻璃儀器是_。(4)從含碘的有機(jī)溶液中提取碘，還要經(jīng)過蒸餾，指出下

16、列蒸餾裝置(如圖所示)中的錯誤之處：_。(5)進(jìn)行蒸餾操作時，使用水浴加熱的原因是_，最后晶態(tài)碘在_中。解析：本題考查I2的性質(zhì)及分離物質(zhì)的方法：過濾、萃取、分液、蒸餾等。(1)為了從懸濁液中分離出I，應(yīng)用過濾；從I2的水溶液中把I2提取出來，應(yīng)用萃取。(2)A中酒精、C中乙酸、D中甘油都是易溶于水的物質(zhì)，所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的儀器是分液漏斗。(4)蒸餾裝置的三點(diǎn)錯誤：沒有用石棉網(wǎng)；溫度計(jì)插入液面以下；冷凝管進(jìn)、出水方向顛倒。(5)根據(jù)(2)B選項(xiàng)中的兩種萃取劑的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)：苯80、四氯化碳77，用水浴加熱即可使之沸騰，而避免高溫下I2的升華。最后I2留在燒瓶中。答案：(1)

17、過濾萃取2ICl2 I22Cl(2)B(3)分液漏斗(4)沒有用石棉網(wǎng)；溫度計(jì)插入液面以下；冷凝管進(jìn)、出水方向顛倒(5)萃取劑沸點(diǎn)較低，I2易升華燒瓶名師點(diǎn)睛：(1)分離懸濁液中離子的方法應(yīng)用過濾，而從一種溶劑中分離出溶質(zhì)可用蒸發(fā)結(jié)晶、蒸餾和萃??；蒸發(fā)結(jié)晶用于分離固體溶質(zhì)和液體溶劑；蒸餾則用于分離固、液或液、液相溶物；萃取是根據(jù)溶質(zhì)在互不相溶的不同溶劑中溶解性的不同，把溶質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中。(2)因?yàn)镮2易升華，故從碘的有機(jī)溶液中提取碘時采用水浴加熱，由于水溫度最高只有100 ，可避免高溫下I2的升華。變式應(yīng)用變式應(yīng)用2某同學(xué)為了驗(yàn)證海帶中含有碘元素，擬進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請完成相關(guān)問

18、題。(1)第1步：灼燒。操作是將足量海帶灼燒成灰燼。該過程中不會用到的實(shí)驗(yàn)儀器有_(填代號)。A試管 B瓷坩堝C坩堝鉗D鐵三腳架E泥三角F酒精燈G燒杯H量筒(2)第2步：I溶液的獲取。操作是_。(3)第3步：氧化。操作是依次加入合適的試劑。下列氧化劑最好選用_(填代號)。A濃硫酸 B新制氯水 CKMnO4溶液 DH2O2理由是_。(4)第4步：碘單質(zhì)的檢驗(yàn)。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液顯藍(lán)色，則證明海帶中含有碘元素。解析：(1)先分析灼燒固體物質(zhì)所用的儀器有哪些，然后再選出不會用到哪些儀器。(2)海帶灼燒后的灰燼中含有可溶性I和難溶固體物質(zhì)。要得到含有I的溶液，須將灰燼充分

19、溶解，并過濾以除去殘?jiān)?3)濃硫酸、新制氯水、KMnO4溶液、H2O2均能將I氧化為I2。前三者在溶液中引入新的雜質(zhì)，而H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，無其他物質(zhì)生成，所以氧化劑最好選用H2O2。答案：(1)A、G、H(2)將灰燼轉(zhuǎn)移到燒杯中，加適量蒸餾水，用玻璃棒充分?jǐn)嚢?，煮沸，過濾(3)D雙氧水又稱“綠色氧化劑”，其參加氧化還原反應(yīng)時還原產(chǎn)物為H2O，無污染且不引入新的雜質(zhì)1(雙選)置換反應(yīng)是金屬冶煉的基本原理之一。下列是通過置換反應(yīng)得到鐵的是()A單質(zhì)銅與FeCl3溶液混合BCO通過灼熱的FeOCH2通過灼熱的Fe3O4D單質(zhì)鋁與Fe2O3的混合物加熱引燃解析：銅與FeCl3溶液反應(yīng)：Cu2FeCl3 2FeCl2CuCl2，不能得到鐵；CO通過灼熱的FeO：COFeO FeCO2；Fe3O44H2 3Fe4H2O；Fe2O32Al 2FeAl2O3。置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。答案：CD7用鋁熱法從下列金屬氧化物中制取相應(yīng)的金屬各1 mol，消耗鋁的質(zhì)量最多的是()AFe2O3 BV2O5 CMnO2 DCr2O3B