7-1开发利用金属矿物和海水资源.ppt

一 金属矿物的开发利用自我诊断1 冶炼金属一般有以下四种方法 焦炭法 水煤气法 或氢气 一氧化碳法 活泼金属置换法 电解法 四种方法在工业上均有应用 古代有 火烧孔雀石炼铜 Cu2 OH 2CO3 湿法炼铜 现代有 铝热法炼铬 从光卤石 KCl MgCl2 6H2O 中炼镁 第七章化学与自然资源的开发利用 基础盘点 第1讲开发利用金属矿物和海水资源 1 试写出 发生反应的化学方程式 2 下列关系不正确的是 A B C D 解析 火烧孔雀石炼铜是用树木煅烧孔雀石 孔雀石分解后产生CuO 树木变成焦炭后还原CuO得到Cu 湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜的化合物溶液中置换出铜 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁是先从光卤石中得到MgCl2 再电解熔融MgCl2 得到Mg Cu2 OH 2CO32CuO H2O CO2 2CuO C2Cu CO2 Fe CuSO4FeSO4 Cu 答案 2Al Cr2O32Cr Al2O3 MgCl2 熔融 Mg Cl2 2 B 基础回归1 金属在自然界中存在的形态除了 等极少数金属外 绝大多数金属以的形式存在于自然界中 在这些金属化合物中 金属元素都显化合价 2 金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子电子被为金属单质的过程 Mn ne M 金 铂 化合物 正 得 还原 3 金属冶炼的一般步骤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 金属元素的原子失去电子 其金属离子得到电子 该金属元素所形成的化合物稳定性 弱 不易 容易 较差 2 热还原法冶炼金属 焦炭还原法 例如 C还原ZnO CuO 其化学方程式依次为 一氧化碳还原法 例如 CO还原Fe2O3 CuO 其化学方程式依次为 氢气还原法 例如 H2还原WO3 Fe3O4 其化学方程式依次为 C 2ZnO2Zn CO2 C 2CuO 2Cu CO2 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2 CO CuO Cu CO2 3H2 WO3W 3H2O4H2 Fe3O43Fe 4H2O 活泼金属还原法 例如 Al还原Cr2O3 V2O5 其化学方程式依次为 可用热还原法冶炼的金属 其金属性 金属在常见金属活动性顺序中居于区域 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 2Al Cr2O3Al2O3 2Cr 10Al 3V2O56V 5Al2O3 中等 中间 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 MgCl2 熔融 Mg Cl2 2NaCl 熔融 2Na Cl2 二 海水资源的开发利用自我诊断2 海水是镁的主要来源之一 从海水中提取镁可按如下步骤进行 把贝壳制成石灰乳 在引入的海水中加入石灰乳 沉降 洗涤 过滤沉淀物 将沉淀物与盐酸反应 结晶 过滤 干燥产物 电解得到镁 1 以上提取镁的全过程中没有涉及的化学反应类型是 A 分解反应B 化合反应C 置换反应D 复分解反应 2 下列关于提取镁的说法中 不正确的是 A 此法的优点之一是原料取自大海B 进行 步骤的目的是富集MgCl2C 可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D 电解法冶炼金属要消耗大量的电能答案 1 C 2 C 基础回归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 海水水资源的利用海水淡化的方法主要有 等 2 海水化学资源的开发利用 1 氯碱工业海水 NaCl 电解饱和NaCl溶液的方程式为 Cl2 H2 NaOH 2NaCl 2H2O 2NaOH Cl2 H2 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 2 海水提镁海水Mg OH 2 溶液 MgCl2 6H2O Mg Cl2 3 海水提溴海水 酸化 液 Cl2 2Br MgCl2 MgCl2 Br2 HBr Br2 2Cl Br2 要点一金属的冶炼1 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 要点精讲 2 铝热反应 1 原理 Al是还原剂 金属氧化物作氧化剂 是铝将金属氧化物中的金属置换出来的反应 实质是铝将金属离子还原为金属单质 2 反应特点 高温条件 剧烈燃烧 放出大量的热 新生成的液态金属单质易与Al2O3 固态 分离 3 引燃剂和铝热剂 引燃剂 镁条 氯酸钾 铝热剂 铝粉和金属氧化物 Fe2O3 Cr2O3 V2O5等 组成的混合物 4 应用铝热反应常用于冶炼难熔金属如V Cr Mn等 焊接钢轨等 典例导析1 下列说法错误的是 A 有些活泼金属如铝可用作热还原法的还原剂B 用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C 可用电解熔融氧化铝的方法来冶炼铝D 回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物解析本题主要考查金属的冶炼方法 铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属 如2Al Fe2O32Fe Al2O3 A项对 电解NaCl溶液不能得到金属钠 金属钠应该用电解熔融的NaCl方法制取 B项错 铝是活泼金属 很难用还原剂把它还原出来 但可用电解法制得 C项对 金属可以回收利用 D项对 B 迁移应用1金属锂是密度最小的金属 等质量的金属 锂可以释放出更多的电子 故常用来制造高性能电池 已知锂的金属性介于钠和镁之间 则冶炼金属锂应采用的方法是 A 电解法B 热还原法C 热分解法D 铝热法解析锂的金属性介于钠和镁之间 应该与钠 镁的冶炼方法相同 即电解法 A 要点二海水资源的开发利用1 海水淡化的方法及原理 2 海水中镁的提取 1 流程 2 有关反应的化学方程式MgCl2 Ca OH 2Mg OH 2 CaCl2Mg OH 2 2HClMgCl2 2H2OMgCl2 6H2OMgCl2 6H2O MgCl2 熔融 Mg Cl2 3 海水提溴 1 工艺流程 海水Br2 l 2 原理 用蒸馏法将海水浓缩 用硫酸将浓缩的海水酸化 向酸化的海水中通入适量的氯气 使溴离子转化为溴单质 2NaBr Cl2Br2 2NaCl 向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气 将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的 Br2 SO2 2H2O2HBr H2SO4 向吸收塔内溶液中通入适量的氯气 2HBr Cl22HCl Br2 用四氯化碳 或苯 萃取吸收塔内溶液中的溴单质 4 海带中碘的提取 1 流程 2 主要化学原理 Cl2 2KI2KCl I2 典例导析2 海带中含有丰富的碘 为了从海带中提取碘 某研究性学习小组设计并进行了以下实验 请填写下列空白 1 步骤 灼烧海带时 除需要三脚架外 还需要用到的实验仪器是 从下列仪器中选出所需的仪器 用标号字母填写在空白处 A 烧杯B 坩埚C 表面皿D 泥三角E 酒精灯F 干燥器 2 步骤 的实验操作名称是 步骤 的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯 该步骤的实验操作名称是 3 步骤 反应的离子方程式是 4 步骤 中 某学生选择用苯来提取碘的理由是 5 请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法 解析 1 该实验是对固体海带加热灼烧 与三脚架一起使用的常常是泥三角 坩埚和酒精灯 2 步骤 是由海带灰悬浊液得到含碘离子的溶液 因此一定要进行过滤 3 结合 碘离子含碘水溶液 再联想实验室中Cl2的制备不难写出 的离子方程式为2I MnO2 4H Mn2 I2 2H2O 4 因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯 且苯不溶于水易与水溶液分层 这是选作萃取剂的原则 5 根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象 可以取少量提取碘之后的溶液 加入淀粉看是否变蓝来检验 答案 1 BDE 2 过滤蒸馏 3 2I MnO2 4H Mn2 I2 2H2O 4 苯与水互不相溶 碘在苯中的溶解度比在水中大 5 取少量提取碘后的水溶液于试管中 加入几滴淀粉试液 观察是否出现蓝色 如果变蓝 说明还有单质碘 规律总结 1 化学实验的基本操作和基本仪器要做到熟练操作和会运用 2 混合物的分离方法 过滤 结晶 蒸馏 分液 萃取 重结晶等 要明白分离原理 3 熟练掌握一些物质或离子的检验方法 迁移应用2假如你是一位企业家 在众多开发海水资源的项目中 选择了海水提镁 在前期考察过程中你将遇到许多问题 请根据背景材料的提示 按要求回答相关问题 背景材料1 下表所示为海水中各元素含量情况 mg L 背景材料2 部分化学试剂的市场价格如下表所示 请回答下列问题 1 在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集 分离 有以下三个方案 方案一 直接往海水中加入沉淀剂 方案二 加热蒸发海水后再加入沉淀剂 方案三 在晒盐后的卤水中加入沉淀剂 你认为方案最合理 不选方案的理由是 不选方案的理由是 2 应该选择试剂作为镁离子的沉淀剂 不考虑其他费用 沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为 3 为了节省成本 你可考虑以海边上的贝壳为原料 试简述其理由 解析 1 海水提镁首先要对海水进行浓缩 然后加入沉淀剂 显然方案一浪费原料 方案二浪费能量 最合理的是方案三 2 根据市场价格 CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济 假设沉淀amol镁离子 需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为 2a 40 2300 a 56 700 230 49 3 贝壳的主要成分为碳酸钙 可以通过高温煅烧贝壳的方法生产氧化钙 作为镁离子的沉淀剂 降低成本 答案 1 三一海水中镁离子浓度太低 要沉淀必须加入大量的沉淀剂 浪费原料二要加热海水需耗费很多的能源 2 CaO230 49 3 贝壳中含碳酸钙 加热分解生成的氧化钙可用作沉淀剂 节省了成本 题组一金属的冶炼1 从石器 青铜器到铁器时代 金属的冶炼体现了人类文明的发展水平 下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限 之所以有先后 主要取决于 对点训练 A 金属的导电性强弱B 金属在地壳中的含量多少C 金属的化合价高低D 金属的活动性大小解析从题给图示可以归纳出金属性越不活泼的金属 如铜 越早被开发利用 故选D 答案D 2 在理论上我们可以用电解熔融KCl的方法来制备金属钾 而实际上我们不用此法制备钾 而用熔融状态下的KCl与 a反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾 可能的原因是 钾易溶于熔融的钾盐中 钾蒸气易逸出而污染环境 钾被氧化后的产物与K作用具有爆炸性 抽走钾的蒸气有利于钠与熔融的KCl反应 其中正确的是 A 全部B C D A 3 2005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂 工业上冶炼钼的化学原理为 2MoS2 7O22 oO3 4SO2 MoO3 2NH3 H2O NH4 2MoO4 H2O NH4 2MoO4 2HClH2MoO4 2NH4Cl H2MoO4MoO3 H2O 用还原剂将MoO3还原成金属钼 则下列说法正确的是 A MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中B MoO3是金属氧化物 也是碱性氧化物 C H2MoO4是一种强酸D 利用H2 CO和铝分别还原等量的MoO3 所消耗还原剂的物质的量之比为3 3 2解析A项 MoS2煅烧产生的SO2是大气污染物 不能直接排入空气 A不正确 B项 MoO3和氨水反应表现出酸性氧化物的性质 B不正确 C项 H2MoO4不溶于水 不是强酸 C不正确 D项还原1molMoO3需要6mol电子 消耗H2 CO Al的物质的量分别为 3 3 2 D正确 答案D 4 阅读以下内容 回答问题 冶炼金属一般有下列四种方法 焦炭法 水煤气 或H2 或CO 法 活泼金属置换法 电解法 四种方法各有优缺点 在工业上均有应用 1 一种无色气体A与红热的炭反应 得到另一种无色气体B B与灼热的氧化铜反应 又得到A 则A和B分别为 填序号 A O2 CO2B O2 COC CO2 COD CO CO2 C 2 下列说法错误的是 填序号 A 对废旧金属的最好处理方法是回收 再利用B 提炼金属要经过矿石的富集 冶炼 精炼三步C 活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得D 热还原法中还原剂有焦炭 一氧化碳 氢气或活泼金属等 3 钛 Ti 有 未来钢铁 之称 工业上常以 TiCl4 2MgTi 2MgCl2获得海绵状钛 该反应在下列哪种环境中进行 填序号 A 稀有气体中B 空气中C 氮气中D CO2气体中 A C 5 试以FeCl3为主要原料 用三种方法制取单质铁 供选用的试剂有 石灰石 木炭粉 水 碳酸钠 要求不得另选试剂 只写反应的化学方程式 并说明工业冶炼铁的原理 解析根据逆推法 可用下列格式进行推导 答案CaCO3CaO CO2 CaO H2OCa OH 2Ca OH 2 Na2CO3CaCO3 2NaOH3NaOH FeCl3Fe OH 3 3NaCl2Fe OH 3Fe2O3 3H2O 方法1 2H2O2H2 O2 3H2 Fe2O32Fe 3H2O方法2 2C O22CO3CO Fe2O32Fe 3CO2方法3 3C 2Fe2O34Fe 3CO2 其中 CO与Fe2O3的反应为工业上冶炼铁的原理 题组二海水资源的开发利用6 如果实行海水淡化来供应居民饮用水 下列方法中在原理上完全不可行的是 A 加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化B 利用太阳能使海水升温 通过蒸馏而使其淡化C 将海水缓慢降温凝固以获取淡水D 将海水通过离子交换树脂以除去各种离子解析海水淡化的方法主要有蒸馏法 电渗析法 离子交换法 选