2.4-1 开发利用金属矿物的海水资源.doc

开发利用金属矿物和海水资源教学目标： 1帮助学生认识和体会化学在金属资源开发和利用中的意义和作用；2揭示化学与可持续发展的重要关系；3树立资源保护意识及合理开发意识；4了解金属冶炼的方法。重 点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用；难 点：在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。学习要点分析知识点1、自然资源与可持续发展 1、自然资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的、 以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。 2、可持续发展 （1）目标：满足人类的需要；强调人类的行为受到自然界的制约；强调人与人之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和地区之间的公平。知识点2、金属矿物的开发利用1金属在自然界中的存在形式（1）只有 等极少数金属以 的形式存在。（2）决大多数金属都以 的形式存在。 2金属矿物的提炼步骤第一步：矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量；第二步是冶炼，将化合态的金属矿物转化为金属单质；第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。 3金属的冶炼原理和方法原理：用还原的方法，把化合态的金属还原成游离态的金属。方法：（1）热分解法：适于 等不活泼金属的冶炼。 如：2HgO2Hg+O2 2Ag2O4Ag+O2（2）热还原法：适于金属活动顺序中铝以后汞以前的金属的冶炼，也适用于大多数 金属的冶练。 如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO2 WO3+3H2W+3H2O 常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al， 如：Fe2O32Al2FeAl2O3（铝热反应） Cr2O32Al2CrAl2O3（铝热反应）铝热反应：（课本P81实验4-1）概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3 、V2O5 、Cr2O3 等）组成的混合物。特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。现象： 。注意事项：实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果。）结论： 。 应用：焊接钢轨 冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、 Cr、 Mn等。（3）电解法：适于金属活动顺序中铝及铝以前的金属的冶炼。 （4）其他方法：火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。 Cu2S + O2 2Cu + SO2 湿法炼铜：Fe+CuSO4 。 总结：金属活动性序表中，位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强 弱金属离子得电子能力弱 强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法还原剂或特殊措施强大电流提供电子H2、CO、C、Al等加热加热物理方法或化学方法4、有效利用金属资源的途径（1）提高金属矿物的 。 （2）减少金属的 。（3）加强金属资源的 。（4）使用 代替金属材料。5、(1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。(2)废旧金属的最好处理方法是回收利用。(3)回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。【典例分析】【例1】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。四种方法在工业上均有应用。古代有（）火烧孔雀石法炼铜，（）湿法炼铜，现代有（）铝热法炼铬，（）从光卤石（KClMgCl26H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（ ） A（）用 B（）用 C（）用 D（）用【课堂训练】1我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（ ）A、FeB、CuC、AgD、Hg2在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（ ）A、Na Mg Al B、Na K Zn FeC、Zn Fe Cu AgD、Mg Al Zn Fe3下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（ ）A、加热Al2O3 B、加热CaCO3C、电解熔融NaCl D、氯化钠与铝粉高温共热4铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质 （ ）A、金属性和非金属性 B、导电性C、熔点低 D、还原性，在冶炼反应中放出大量热5下列金属冶炼的反应原理，错误的是 （ ）A、2NaCl（熔融） 2 Na+Cl2 B、MgO+H2 Mg+H2OC、Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2 D、2HgO2Hg+O2知识点3、海水资源的开发和利用（一）、海水水资源的利用1、海水水资源：海洋约占地球表面积的 ，海水约占全球总水量的 。2、海水水资源的利用（1）利用方式：主要包括： 等。（2）海水淡化的途径主要是 。（3）海水淡化的方法主要有 等。（4）海水的蒸馏（二）、海水化学资源的开发利用 1海水资源海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库，海水中含有80多种元素。 海水中的元素可分为以下几种海水中的元素H、OH2O常见元素：Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr微量元素 2海水资源的开发利用（1）复习初中海水制盐方法方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。食盐的用途： 第一：氯碱工业 制氢氧化钠、氯气、氢气、盐酸等。第二：制钠和氯气。第三：制漂白粉。第四：制纯碱。(2)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料(3)从海水中获取其他物质和能量 (4)海洋资源的综合利用 3从海水中提取物质的方法海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如：（1）从海水中提取溴的主要工艺流程用 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 ，使溴离子转化为溴单质。向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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。向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的 单质。有关方程：Cl2 + 2Br- = （氧化） Br2 + SO2 + H2O = （富集） Cl2 + 2Br- = （提取） （2）进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题反应原理：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I2，再萃取出来。 如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+= 提取流程海带含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧溶解，过滤海带灰实验注意事项海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。证明海带中含有碘，实验方法：a用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。b灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。c将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。d在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2IH2O22HI22H2O 思考：海水提溴只要原理符合即可；I-检验，很多氧化剂都可以氧化I-，用H2O2有什么好处？ （3）海水提镁：主要反应原理：CaCO3 CaO + H2O = Ca(OH)2 + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 【课堂训练】1、水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是（ ）A、蒸馏法是海水淡化的方法之一 B、淡水的密度小于海水的密度C、融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D、0以上，温度越高，水的密度越小2、为了证明氯酸钾晶体中含氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是 （ ）滴加AgNO3溶液加水溶解过滤、取滤液与二氧化锰混合加热加稀HNO3 与浓盐酸反应 加NaOH溶液加热 用淀粉碘化钾A、 B、 C、 D、3、由于“智力工程”的推进，“碘盐”已经开始进入千家万户。关于“碘盐”的叙述中正确的是（ ）A、“碘盐”宜密封保存 B、“碘盐”就是“I2+NaCl”C、“碘盐”就是NaI D、使用“碘盐”时以高温煎炒4、医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食海带，这是由于海带含有较丰富的（ ）A、碘元素 B、铁元素 C、钾元素 D、锌元素5、从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入氯气后用升华方法将置换出来的碘提纯。但向浸取液中通入氯气时会生成少量性质类似于Cl2的I Cl和I Br。为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，需要加入适量的（ ）A、CaO B、KI C、H2O D、酒精6、从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是 （ ）A、Mg B、NaCl C、Br2 D、K7、马利亚纳海沟是世界上最深的海沟，深11km，科学家进行考察时发现海沟深处有鱼虾，却没有绿色植物其原因是（ ）A、没有阳光 B、温度太低 C、压强太大 D、缺少CO2和O28、检验溶液中是否含I-，可以加入试剂 （）A、只有AgNO3溶液B、用AgNO3溶液和稀硝酸 C、用溴水和CCl4 D、用溴水和酒精9、下列哪种试剂加入到含有Br-的溶液中，可以将Br-氧化为Br2（ ）A、I2 B、I- C、Cl2 D、 Cl-课 后 提 升第一节开发利用金属矿物和海水资源测试卷可能性用到的相对原子质量：H 1；C 12； O 16 ；AL 27；S 32；Fe 56 ；Cu 64；第I卷（选择题 共48分）1、 选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题只有一个选项符合题意）1、 元素在自然界的分布很不均匀，如非洲多金矿，澳大利亚多铁矿，中国富产钨。从地壳中元素含量的多少分析，最丰富的金属元素是（ ）A、 铝 B、镁 C、铁 D、钙2、 金属元素广泛存在于各种矿石和海水中，不同金属的冶炼方法各不相同。下列金属中能用直接加热分解的方法从其化合物中还原出来的是（ ）A、 钠 B、铜 C、铝 D、汞3、 下列方法中，不能实现海水淡化的是（ ）A、 蒸馏法 B、电渗析法 C、过滤法 D、离子交换法4、 下图表示人类使用不同金属的大致年代。这个先后顺序跟下列有关的是（ ）地壳中金属元素的含量；金属活动性顺序；金属的导电性；金属冶炼的难易程度；金属的延展性；A、 B、 C、 D、5、 下列海洋资源中，属于可再生资源的是（ ）A、 海洋潮汐能 B、海底多金属结核矿 C、海滨砂矿 D、海水化学资源6、 高温还原法是一种金属冶炼常用的方法。下列还原剂中通常不用于高温还原法冶炼金属的是（ ）A、焦炭 B、CO C、H2 D、NH37、 下列各组物质，不需要经过化学变化就能够从海水中获得的是（ ）A、 氯、溴、碘 B、钠、镁、铝 C、烧碱、氢气 D、食盐、淡水8、 NaCL是从海水中提取出来的一种重要物质，除了作调味品以外，它还是一种重要的化工原料。下列产品或物质能以NaCL为主要原料制取的是（ ）金属钠； 氯气； 烧碱； 盐酸； 纯碱A、 只有 B、只有 C、只有 D、全部9、 下列与海水有关的技术中，不属于海水化学资源利用的是（ ）A、 海水提铀 B、海水晒盐 C、海水提溴 D、海水发电10、 空气吹出法是用于工业大规模海水提溴的常用方法。有一种生产工艺流程是：浓缩；氧化，用CL2将海水中的NaBr氧化成Br2；富集，用空气和水蒸气将Br2吹入吸收塔与吸收剂SO2水溶液反应生成HBr；提取，再用CL2将HBr氧化成Br2得到产品。从氧化还原反应的角度看，上述生产工艺流程中溴元素经历的变化是（ ）A、 B、C、D、12、 生命起源于海洋。科学家认为，由于海洋中AL3+的浓度极低，所以AL元素未成为人体内的必需元素，相反它对人体有害。下列有关铝的说法中不正确的是（ ）A、 家庭吵宜用铝锅长期盛放菜、汤等食品 B、明矾KAL（SO4）212H2O含结晶水，是混合物C、AL既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应 D、铝热反应是放热反应13、 下列冶炼金属的对应关系中错误的是（ ）金属冶炼冶炼方法A火烧孔雀石焦炭法B湿法炼铜水煤气法C铝热法炼铬活泼金属置换法D光卤石炼镁电解法14、 从海水中提取的溴占世界产溴量的1/3。已知溴水量橙色，将SO2气体通入溴水时，可以观察到溴水褪色。则下列有关叙述中正确的是（ ）A、 SO2使溴水褪色，显示了SO2的漂白性B、 SO2使溴水褪色，显示了SO2的还原性C、 从溴水中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取D、 SO2是形成酸雨的唯一原因15、 赤铜矿的主要成分是Cu2O，辉铜矿的主要成分是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿按一定比例混合加热可制得铜：2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2。对于该反应，下列说法中正确的是（ ）A、 该反应中的氧化剂只有Cu2O B、氧化产物和还原产物的物质的量之比为6：1C、Cu既是氧化产物又是还原产物 D、Cu2S在反应中既是氧化剂又是还原剂16、 用氢气、碳、一氧化碳分别与等质量的氧化铜在高温下反应，使氧化铜中的铜全部还原出来，至少消耗氢气、碳、一氧化碳的质量之比为（ ）A、1：1：1 B、1：3：14 C、1：6：14 D、2：1：2第II卷（非选择题 共52分）2、 （本题共6小题，共52分）17、 （10分）从海水中可提取多种化工原料，下面是某化工厂对海水的几项综合利用流程图：试回答下列问题：（1） 粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子，精制时常用的试剂有：稀盐酸；氯化钡；氢氧化钠溶液；碳酸钠溶液。下列加入试剂的顺序中正确的是 （填字母）。A、 B、C、D、（2） 为了降低生产成本，可用海滩上含CaCO3的贝壳制备Ca（OH）2，有关反应的化学方程式为 。（3） 写出电解饱和NaCL溶液的化学方程式： 。（4） 以上海水综合利用的流程中，没有涉及的化学反应类型有 （填字母）。18、 （6分）（1）我国晋代炼丹家葛洪所著抱朴子中记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”即：曾青（CuSO4）与铁反应生成铜。试写出该反应的离子方程式： 。（2）铜器表面有时会生成铜绿CU2（OH）2CO3，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式： 。（3） 工业上常用铝热反应产生的“铁水”来焊接铁轨，请写出铝热反应的化学方程式： 。19、 （7分）为了对某工厂排出的废水水质进行监测，某化学实验室取500 mL水样进行检测。当向其中加入KSCN溶液时，水样变红，再向水样中加入铁粉1.12g时，红色恰好褪去。则：（1） 水样中一定存在的金属离子是 。（2） 加入铁粉后发生反应的离子方程式为 。（3） 加入铁粉前水样中该金属离子的物质的量浓度为 。20、（8分）海带中含有丰富的碘元素，某化学研究性学习小组用如下流程从海水中提取碘：（1） 若操作为通入适量的CL2，则发生反应的离子方程式为 。（2） 操作的名称是 ，所用的玻璃仪器有 ，可以选用的有机溶剂是 （填一种）。21、（11分）实验室可以用下图装置进行CO还原赤铁矿（主要成分为Fe2O3）并测定其中铁的含量的实验（假设杂质不参加反应）。请回答下列问题：（1） 该实验中炼铁的方法是 （填字母）。A、 热分解法 B、热还原法 C、电解法 D、湿法冶金（2） 实验开始后，B中的现象是 。A中有关反应的化学方程是 。（3）C处须进行尾气处理，其方法是 。（4）若样品的质量为3.6g，通入足量的CO充分反应后，B增重2.64g，则样品中铁的质量分数为 （结果保留一位小数）。22、 （10分）Fe和AL是两种常用的金属，现将它们按一定的质量比组成均