高三化学一轮复习 7.22开发利用金属矿物和海水资源课件 新人教版.ppt

第七章化学与自然资源的开发利用学案22开发利用金属矿物和海水资源 高考大纲1 了解海水和金属矿物的综合利用 2 了解化学科学发展对自然资源利用的作用 考向预测1 金属的冶炼方法 原理与实验设计 如铝热反应 2 海水的综合开发与利用 尤其是mg br2 cl2的提取与生产工艺流程 轻松学教材qingsongxuejiaocai 一 金属冶炼的原理1 自然界中除1金 铂等少数金属外 绝大多数金属元素以2化合物的形式存在 2 金属冶炼的方法 二 海水资源的开发利用1 海洋约占地球表面积的71 海水中水的储量很大 约占地球总水量的97 海水的利用主要包括海水的淡化 直接利用海水进行循环冷却 海水淡化的方法有 蒸馏法 电渗析法 离子交换法 2 海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物 其中h o cl na k mg ca s f b br sr等元素超过总量的99 其他为微量元素 总计80多种元素 3 海水可以制盐 除食用外 盐还可用做工业原料 例如生产烧碱 纯碱 钠 氯气 盐酸 漂白粉 从海水中还可以提取镁 溴 钾等 体验热身tiyanreshen 1 下列说法正确的是 a 有些活泼金属如铝可用做热还原剂来冶炼金属b 用电解nacl溶液的方法来冶炼金属钠c 可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝d 回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 答案 c 解析 本题考查金属冶炼的方法 铝可以做还原剂冶炼一些高 2 从海水中可获得的在常温下为液体的单质是 a mgb kc br2d i2 答案 c 解析 mg k为银白色固体金属 i2为紫黑色固体非金属 br2为深红棕色液体非金属 c符合 3 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 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 答案 d 解析 金属的活动性越弱 越容易以游离态形式存在于自然界 金属阳离子的氧化性越强 越容易被还原为金属单质 因而冶炼越容易 4 海水淡化可采用膜分离技术 如图所示 对淡化膜右侧的海水加压 水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池 而海水中其他各种离子不能通过淡化膜 从而得到淡水 对加压后右侧海水成分变化分析 正确的是 a 溶质的质量增加b 溶剂的质量不变c 溶液的质量减小d 溶质的质量分数不变 答案 c 解析 把海水看做溶液 水是溶剂 nacl是溶质 由题意知 右侧海水中溶剂水的量减小 nacl的量不变 因而溶质的质量分数增大 5 海洋中有大量宝贵资源 被称为 海洋元素 的溴 其工业制法为把海水浓缩得盐卤 然后加热到363k 控制ph为3 5 通入氯气把溴置换出来 然后用一种气体x把溴吹出 再用纯碱溶液吸收 这时 溴转化为溴离子和溴酸根 最后用硫酸酸化 单质溴可从溶液中析出 1 把溴吹出的气体x 最可能用下面的 填序号 a 乙烯b 空气c 氩气d co2 答案 b 2 某同学对上述工艺提出改进意见 认为氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可 你认为其建议是否合理 填 是 或 否 并说出理由 否 需大量萃取剂 污染大 利用率低 3 提取溴的工厂往往会因为挥发而造成空气污染 某实验小组准备测定工厂空气中溴的含量 提供乙醇溶液 蒸馏水 饱和na2so3溶液 饱和nabr溶液 请你为他们设计收集一瓶工厂的空气的方法 答案 把装满饱和nabr溶液的试剂瓶带到工厂 在工厂内把其中的液体全部倒出 然后加盖密封 4 纯碱溶液吸收溴的化学方程式为 硫酸酸化得到单质溴的离子方程式为 5 工业上曾用惰性电极电解盐卤的方法来获取溴 当用惰性电极mgbr2溶液时 除得到溴之外 同时还能得到的产品是 mg oh 2和h2 解析 1 吹出的溴单质用na2co3吸收 不能用co2吹出br2 是因为co2与na2co3能发生反应 乙烯与溴单质发生加成反应 氩气的使用在工业上成本较高 因此最可能用的是空气 2 直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂 而且还造成一部分溴流失 从萃取剂中分离出液溴成本增加 3 收集工厂内的空气 只需把装满饱和nabr溶液的试剂瓶带到工厂后 把其中的液体倒出 然后密封集气瓶 即得一瓶工厂内空气 重点探究zhongdiantanjiu 金属矿物的开发利用一 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系1 原理由于不同金属的活动性不同 金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也不同 金属活动性顺序表中 金属的位置越靠后 越容易被还原 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 2 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 特别提醒 金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性 工业上冶炼金属常用的还原剂有c co h2 活泼金属单质等 二 铝热反应1 原理al是还原剂 另一种氧化物做氧化剂 是铝将氧化物中的金属置换出来的反应 其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质 2 反应特点 1 高温 2 剧烈燃烧 放出大量的热 3 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 1 引燃剂 镁条 氯酸钾 2 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 例1 用铝热法还原下列氧化物 制得金属各1mol 消耗铝最少的是 a mno2b wo3c cr2o3d co3o4 答案 d 解析 用铝热法还原金属氧化物时 al做还原剂 金属氧化物做氧化剂 在反应中金属氧化物被还原为单质 显然 在氧化物中金属化合价越高 变为单质时需获得的电子越多 消耗铝越多 金属化合价越低 得电子数越少 消耗的铝越少 以上金属氧化物中金属的化合价分别为 方法归纳 如果对铝热反应的本质有深刻的了解 即al与o结合生成al2o3 显然与1mol金属结合的氧原子数越少 消耗的铝也就越少 类比迁移leibiqianyi 1 下列各种冶炼方法中 可制得相应金属的是 a 加热al2o3b 加热caco3c 电解熔融nacld 氯化钠与铝粉高温共热 答案 c 难点探究nandiantanjiu 海水中镁 溴 碘的提取方法1 镁的提取 1 流程 2 有关反应的化学方程式 2 溴的提取 1 用蒸馏法将海水浓缩 用硫酸将浓缩的海水酸化 2 向酸化的海水中通入适量氯气 使溴离子转化为溴单质 2br cl2 br2 2cl 3 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的吸收塔内以达到富集的目的 br2 so2 2h2o 2hbr h2so4 4 向吸收塔内溶液中通入适量的氯气 2hbr cl2 2hcl br2 5 用四氯化碳 或苯 萃取吸收塔内溶液中的溴单质 3 海带中碘的提取 1 原理 用适当的氧化剂将海带中的碘元素 i 氧化成i2 再萃取出来 2 化学方程式 2i h2o2 2h i2 2h2o 特别提醒 在实验室从海带中提取碘 先将干海带灼烧除去有机物 再用h2o h2so4处理 使i 氧化为i2 再用苯或ccl4萃取 例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 向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 电解得到产物 1 以上提取镁的全过程中 没有涉及的化学反应类型是 填序号 a 分解反应b 化合反应c 置换反应d 复分解反应 答案 c 2 下列关于提取镁的说法中 不正确的是 填序号 a 此法的优点之一是原料来自大海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 电解冶炼镁要消耗大量电能 答案 c 方法归纳 根据题意 先写出化学方程式 再作出具体判断 对于该法的评判要结合实际情况 类比迁移leibiqianyi 2 2009 韶关模拟 海藻中含有丰富的碘元素 以i 形式存在 实验室中提取碘的流程如下 1 在虚线框内画出实验操作 的仪器装置示意图 见题后说明 实验操作 的名称是 所用主要仪器名称为 2 提取碘的过程中 可供选择的有机试剂是 填序号 a 酒精 沸点78 b 四氯化碳 沸点77 c 甘油 沸点290 d 苯 沸点80 答案 bd 3 在操作 中 溶液中生成少量icl 为消除此杂质 使碘全部游离出来 应加入适量 填序号 溶液 反应的离子方程式为 a kio3b hcloc kid br2 c icl i cl i2 4 为使从含碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂 采用水浴加热蒸馏 如图所示 请指出图中实验装置中错误之处 有几处填几个 下列空白可不填满 也可补充 缺石棉网 温度计插到液体中 冷凝管进出水方向颠倒 5 实验中使用水浴的原因是 最后晶体碘聚集在 填仪器名称 中 有机溶剂沸点较低 控制温度不能过高 避免碘蒸气进入冷凝管 蒸馏烧瓶 说明 实验装置中仪器用下面方法表示 铁架台 连接胶管等不必画出 如需加热 在此仪器下方用 表示 下列图示均为玻璃仪器 应标清液面或固体可视界面 实验探究shiyantanjiu 关于金属冶炼的实验 1 反应原理 2 实验过程 1 组装装置 按图所示 连接各仪器 2 检验装置的气密性 用弹簧夹a关闭导气管 对硬质玻璃管微热 观察现象 直至装置的气密性合格为止 装置气密性合格的标志是气球体积明显膨胀 3 向有关仪器内加入fe2o3和澄清石灰水 重新连接好各仪器 4 通co排空气 加热使反应发生 5 停止加热 继续通入co至冷却 3 注意事项 1 为了扩大气态co和固态fe2o3的接触面积 提高反应速率和fe2o3的转化率 fe2o3要平铺开 2 要先通适量co气体将硬质玻璃管内的空气排出以后再点燃酒精灯加热 此先后顺序不可颠倒 否则可能要引发爆炸 3 co气体要匀速 慢通 以提高co气体的利用率 4 co与fe2o3的反应要进行至红色fe2o3固体完全变为黑色固体为止 5 停止加热后 要先用弹簧夹b关闭导气管 但不要切断co气源 后再熄灭酒精灯 此先后顺序不可颠倒 否则会引起石灰水倒吸至硬质玻璃管内而使实验失败 6 被还原出的fe要在硬质玻璃管内于co气体中冷却至常温 目的是防止fe重新被空气氧化 实验设计 实验室中用含少量co2杂质的co来还原铁的氧化物fexoy并证明co能够还原fexoy 且本身被氧化为co2 实验所提供的各种仪器和药品如下 1 实验时 上述仪器装置的正确连接顺序是 填写各接口的代号 混合气体 接 f e 接 接 接 d c a b h g i 2 在装置乙中发生反应的化学方程式是 3 在装置甲中发生反应的化学方程式是 4 丙装置中澄清石灰水的作用是 5 经定量测定 0 4gfexoy与co反应生成的气体通入过量的澄清石灰水中 生成0 75g白色沉淀 则fexoy中x的值是 y的值是 检验co2是否除净 2 3 6 实验过程中 能说明co能够还原fexoy的实验现象是 能够说明co被氧化成co2的实验现象是 红色固体变为黑色 丁中澄清石灰水变浑浊 走出误区zouchuwuqu 电解冶炼的方法制取na mg al等 分别电解nacl mgcl2 al2o3而不是alcl3 因alcl3是共价化合物 在液态时不导电 故不能用电解熔融alcl3的方法来冶炼al 由于mgo的熔点高 不能使用电解熔融mgo的方法冶炼mg mgcl2的熔点低 耗能少 便于电解 备用选题beiyongxuanti 1 从海水中可以提取溴 主要反应为2br cl2 br2 2cl 下列说法正确的是 a 溴离子具有氧化性b 氯气是还原剂c 该反应属于复分解反应d 氯气的氧化性比溴单质强 答案 d 解析 元素价态变化为 溴离子具有还原性 氯气是氧化剂 该反应属于氧化还原反应 氯气将溴置换出来 所以氯气的氧化性强于溴单质的 2 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 火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 现代有 铝热法炼铬 从光卤石中炼镁 下列对它们的冶炼方法的分析中不正确的是 a b c d 答案 b 解析 发生的反应分别是 3 从海水中提取单质镁 下列途径正确的是 答案 c 解析 首先向制盐剩下的苦卤里加入熟石灰 得mg oh 2 再用盐酸溶解mg oh 2得mgcl2 电解mgcl2制得mg 4 利用海水为原材料不能得到的是 a 食盐b 淡水c 镁d 石膏 答案 d 解析 利用海水可以制得淡水 也可以得到食盐 镁等物质 但得不到石膏 5 2007 上海春季 随着全球淡水资源危机日益严重 世界各国都把目光投向了占全球总水量约97 的汪洋大海 希望从苦涩的海水中提取可以饮用的淡水 1 海水淡化由来已久 第二次世界大战时 一艘为盟军运送军事物资的商船遇难漂流到一座荒岛上 为了获取淡水 船员们将救生艇上的铜皮空气箱拆下 在空气箱上加盖一块边缘向内卷曲形成水槽的铜盖 做成一个简易蒸馏器 加热箱内的海水 水蒸气在盖顶冷凝后顺着边缘流进水槽 再滴入淡水桶内 根据上述文字的描述 为上图简易蒸馏器示意图补画铜盖 2 目前海水淡化有了许多新工艺 最广泛应用的为多级闪蒸法 其流程示意图如下图 已知一级闪蒸室和二级闪蒸室内的压强分别是p1和p2 且p2 p1 1 013 105pa 请回答 处海水的温度比 处海水温度高的原因是 答案 海水经过闪蒸室时 吸收了管外水蒸气放出的热量 温度升高 盐水能够从一级闪蒸室流入二级闪蒸室的原因是 二级闪蒸室的压强小于一级闪蒸室的压强 或p2 p1 3 为降低能耗 多级闪蒸法采取了降压和 两项措施 降压可以降低能耗的理由是 热交换 降压后水的沸点降低 水汽化所需要的能量减少 4 海水淡化亦称海水脱盐 该工艺过程包括海水预处理 脱盐 淡化水的后处理等 下列属于海水预处理的是 填序号 淡水收集 除掉悬浮物 杀灭海洋生物 除掉海水中的盐分 水质检测 降低海水浑浊度为了检验所收集的淡水中是否含有氯离子 通常采用的试剂是 硝酸银溶液和稀硝酸 5 除了从海水中获得淡水之外 人们还可以从中提取其他物质 天工开物 中就有海水晒盐的记载 见右图 试比较多级闪蒸海水淡化与海水晒盐的主要异同点 每项至少写两点 相同点 差异点 都是通过水的汽化将水与盐分离 原料相同 产品不同 前者获得淡水 后者获得食盐 工艺不同 6 海水淡化是解决淡水资源危机的途径之一 它涉及各个领域 如要建立一个以多级闪蒸法为主要工艺的海水淡化厂 涉及的经济问题有 涉及的技术问题有 若请你以海水淡化为主题 从一个侧面出发 对其进行探究 你最关注的问题是 根据该问题拟定的课题名称是 投资和投资回报 产品需要确定价格等 工艺流程 设备 操作技术等 盐水能否被利用 从海水中获得淡水的方法研究 解析 受热后的海水进入一级闪蒸室 被低温海水冷却后 一部分转化为淡水 一部分进入二级闪蒸室 被再次冷却 由于p2 p1 1 103 105pa 所以一级闪蒸室和二级闪蒸室均属于减压蒸馏 同时又充分利用了热交换 这样可以节约能源 4 中的 均属于淡化水的后处理 属于脱盐 属于海水预处理 多级闪蒸海水淡化与海水晒盐两者均是通过水的汽化使水 盐分离 所用原料相同 但目的不同 前者是为了得到淡水 后者是为了得到食盐 而且两者的工艺流程不同 高效作业gaoxiaozuoye 一 选择题1 2009 广东高考 广东正在建设海洋强省 下列说法不正确的是 a 从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应b 往淡水中加入nacl等配成人造海水 可用于海产品的长途运输c 赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的 d 海洋经济专属区的资源开发可获得fe co k au mg b等金属 答案 d 解析 d选项中 b不是金属 2 2009 广东广州 下列有关说法正确的是 a 高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁b 铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁c 海水提溴的过程中不发生氧化还原反应d 利用电解的方法可以从海水中获取淡水 答案 a 解析 高温加热氧化镁和碳的混合物时 生成的co2 或co 能不断脱离反应体系 促使反应不断进行 因此碳可置换出镁 工业上冶炼铁用的还原剂是co 有关反应不是置换反应 海水提溴是使br 变成br2 主要发生氧化还原反应 从海水中获取淡水可用蒸馏等方法 这是物理变化 电解是使水分解的化学变化 3 若将海水淡化作饮用水使用 下列方法在原理上完全不可行的是 a 加明矾使海水中的盐沉淀而淡化b 利用太阳能使海水蒸馏淡化c 将海水慢慢凝固以获取淡化的饮用水d 将海水通过离子交换树脂 以除去所含离子 答案 a 解析 明矾净水只是除去水中的悬浮粒子 不能除去海水中的ca2 mg2 cl 等离子而使其淡化 蒸馏 凝固 离子交换树脂法都能除去海水中的离子使其淡化 4 不同金属的冶炼 其冶炼方法可能不同 主要原因是 a 金属在自然界中的分布不同b 金属在自然界中的含量不同c 金属在自然界中的存在形式不同d 金属的活动性不同 答案 d 解析 冶炼金属的实质就是将金属从化合物中还原出来 因为金属的活动性不同 所以冶炼方法不同 5 下列关于海水的知识不正确的是 a 海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用b 海水既苦又涩 不能直接利用c 海水中某些金属元素总储量很大 但富集程度却很低d 海水淡化应同化工生产结合 同能源技术结合 答案 b 解析 海水可直接利用 如冲厕 冷却等 6 将3 6g碳粉跟含fe3o480 的磁铁矿粉29g混合后 隔绝空气加强热 反应后收集到的气体恢复到标准状况时 其体积为6 72l 则该气体是 a co2b co和co2各占一半c cod co和co2的混合物 其中co体积占2 3 答案 d 7 下列五种工业生产 用海水为原料制取镁 制水泥 制普通玻璃 冶炼生铁 制漂白粉 要以石灰石作为一种原料的是 a b c d 答案 a 解析 中用石灰石制ca oh 2 然后用ca oh 2富集海水中的mg2 形成mg oh 2 得到mg oh 2后 再用盐酸溶解mg oh 2得到mgcl2溶液 进一步得到mgcl2 电解熔融的mgcl2得到mg 制水泥的主要原料为石灰石 黏土 制普通玻璃的主要原料为纯碱 二氧化硅 石灰石 冶炼生铁时 用caco3分解生成的cao与生铁中的硅 磷生成炉渣而除去si p 中先用石灰石制得cao cao溶于水形成石灰乳 将cl2通入石灰乳中制得漂白粉 8 从海藻灰中提取碘的方法是 往海藻灰浸取液中通入cl2后用升华的方法将置换出的碘提纯 但在浸取液中通入cl2时会生成少量性质类似于cl2的icl和ibr 为了消除这两种杂质 使其中的碘完全游离出来 可加入适量的 a caob kic h2od 酒精 答案 b 9 下列叙述不正确的是 a 地球上99 的溴元素以溴单质形式存在于海洋中b 在每升水中含量低于1mg的元素称为海水中的微量元素c 海水是锂元素的一个重要来源d 世界上生产的镁大部分来自于海水 答案 a 解析 溴以br 形式存在于海洋中 海水中的元素分为常量元素和微量元素 每升海水中含量低于1mg的元素为微量元素 锂 镁的重要来源均为海水 10 2004年7月 中德两国的科学家在一项考察活动中发现中国南海确实存在天然气水合物 几乎同时 另一些中国科学家发现 青藏高原羌塘盆地多年冻土区可能蕴藏着大量 可燃冰 下列有关可燃冰的说法不正确的是 a 可燃冰是在低温高压下形成的b 可燃冰晶体属于分子晶体c 可燃冰属于可再生能源d 可燃冰开采不当可引起地质灾害和温室效应 答案 c 解析 可燃冰是天然气的水合物 由题目可知它形成的条件是低温高压 天然气是不可再生能源 且易引起温室效应 11 工业上冶炼金属一般用热分解法 热还原法和电解法 不同的金属应选用不同的冶炼方法 你认为选择的主要依据是 a 金属在自然界中的存在形式b 金属元素在地壳中的含量c 金属离子得电子的能力d 金属熔点的高低 答案 c 解析 金属冶炼是用还原剂将金属离子还原为金属单质 所以金属离子得电子能力的大小决定了不同金属选用不同的冶炼方法 12 下列对物质用途的描述中 错误的是 a 镁铝合金密度较小 强度高 常用作制造航天器的材料b cl2 so2 naclo均可用于漂白c 浓硫酸具有吸水性 可用于干燥hcl h2s o2d 可通过铝热反应冶炼某些熔点较高的金属 答案 c 解析 浓h2so4具有氧化性 可氧化h2s 故不能干燥h2s 二 非选择题13 2009 天津理综 海水是巨大的资源宝库 在海水淡化及综合利用方面 天津市位居全国前列 从海水中提取食盐和溴的过程如下 1 请列举海水淡化的两种方法 2 将nacl溶液进行电解 在电解槽中可直接得到的产品有h2 或h2 离子交换法及其他合理答案中的任意两种 蒸馏法 电渗析法 cl2 naoh naclo 3 步骤 中已获得br2 步骤 中又将br2还原为br 其目的为 富集溴元素 4 步骤 用so2水溶液吸收br2 吸收率可达95 有关反应的离子方程式为 由此反应可知 除环境保护外 在工业生产中应解决的主要问题是 强酸对设备的严重腐蚀 5 某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法 查阅了有关资料 br2的沸点为59 微溶于水 有毒性和强腐蚀性 他们参观生产过程后 绘制了如下装置简图 请你参与分析讨论 图中仪器b的名称 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管 其原因为 冷凝管 br2腐蚀橡胶 实验装置气密性良好 要达到提纯溴的目的 操作中如何控制关键条件 控制温度计b的温度 并收集59 时的馏分 c中液体产物颜色为 为除去该产物中仍残留的少量cl2 可向其中加入nabr溶液 充分反应后 再进行的分离操作是 深红棕色 分液 或蒸馏 5 由已知信息br2的强腐蚀性可得出br2腐蚀橡胶 故装置中不能用橡胶塞和橡胶管 再由br2的沸点为59 可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计b的温度 收集59 时的馏分 c中收集到的是深红棕色的液