高考化学一轮复习 专题二十二 化学与自然资源的开发利用 考点一 金属矿物和海水资源的开发利用教学案.doc

专题二十二化学与自然资源的开发利用考纲展示命题探究1金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合态的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素显正化合价。(2)金属冶炼的步骤步骤一般方法或原理 目的矿石富集采矿、选矿、粉碎、筛矿、洗矿等除去杂质、提高矿石中有用成分的含量冶炼利用氧化还原反应原理，在一定条件下用还原剂把金属从金属矿物中还原成金属单质得到粗金属单质(含少量杂质)精炼加入除杂试剂或电解精炼 提炼得到纯金属(3)金属的冶炼方法热分解法(适用于Hg、Ag等不活泼金属)例如：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。用热分解冶炼法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。热还原法(适用于ZnCu等中等活泼金属)a焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为C2ZnO2ZnCO2，C2CuO2CuCO2。b一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为3COFe2O32Fe3CO2，COCuOCuCO2。c氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为3H2WO3W3H2O,4H2Fe3O43Fe4H2O。d活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为2AlCr2O3Al2O32Cr,10Al3V2O56V5Al2O3。电解法(适用于Al以前的活泼金属)例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)4Al3O2，MgCl2(熔融)MgCl2，2NaCl(熔融)2NaCl2。学霸巧学卡(1)根据金属活动性顺序，金属冶炼的方法可大致归纳如下：(2)不能用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al和Mg。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量的能量，成本较高。(4)合理开发和有效使用金属资源的途径有效地使用金属产品、材料。提高金属矿物的利用率。加强金属资源的回收和再利用。2海水资源的开发利用(1)海水水资源的开发利用海水的淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中分离出盐分，可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法及原理淡化方法原理蒸馏法将海水加热蒸发汽化，然后冷凝水蒸气得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移入另一部分水中而达到除盐目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子，得到去离子水的方法海水蒸馏原理示意图学霸巧学卡(1)烧瓶中放入碎瓷片的目的是防止暴沸。(2)冷却水下进上出，提高冷却效果。(2)化学资源的开发利用海水中镁的提取海水Mg(OH)2MgCl2(溶液)MgCl26H2OMgCl2Mg。海水中溴的提取海水(酸化)Br2HBrBr2(液)。海带中提碘 海带海带灰含I的溶液I2I2的有机溶液I2。学霸巧学卡海水中存在大量的NaCl，可以通过蒸发的方法将NaCl从海水中分离出来。而含量较低的镁、溴、钾等必须经过化学反应才能得到。1.思维辨析(1)电解氯化镁溶液制取金属镁。()(2)用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛来制取单质钛。()(3)将MgO与铝粉混合发生铝热反应制备镁。()(4)蒸发海水制成饱和食盐水，将其电解可制得金属钠。()(5)海水中含有钾元素，只需要经过物理变化就可以得到钾单质。()(6)从海水中提取碘的过程中，涉及化合反应。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2仅通过物理方法就能从海水中获得的物质是 ()A钠、镁 B溴、碘C食盐、淡水 D氯气、烧碱答案C解析钠、镁在海水中以化合态形式存在，获得钠、镁需要通过化学方法，A项错误；溴、碘在海水中以化合态形式存在，获得溴、碘需要通过化学方法，B项错误；食盐可利用海水晒盐获得，淡水可利用海水蒸发获得，均通过物理方法获得，C项正确；氯气、烧碱通过电解NaCl溶液获得，D项错误。考法综述此考点通常分为两部分，涉及海水资源的综合利用和以涉及金属的工业流程为载体，综合考查学生对各方面知识的灵活运用，学生在扎实掌握相关金属矿物及海水资源的基础知识之外，还需要善于分析工业流程图和信息，将两者结合解决问题。命题法1金属冶炼方法的选择典例1已知：化合物MgOAl2O3MgCl2AlCl3类型离子化合物离子化合物离子化合物共价化合物熔点/28002050714191工业制镁时，电解MgCl2而不电解MgO的原因是_；制铝时，电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是_。解析MgO的熔点高，加热时不易熔化；制铝时是不能电解AlCl3的，因AlCl3是共价化合物，熔融态难导电。答案MgO的熔点高，熔融时耗费更多能源，增加生产成本AlCl3是共价化合物，熔融态难导电【解题法】(1)选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形式和金属的活动性。越活泼的金属，冶炼难度越大。(2)常见金属的冶炼原理金属冶炼原理FeFe2O33CO2Fe3CO2(高炉炼铁)Fe2O32Al2FeAl2O3(铝热法炼铁)CuCu2SO22CuSO2(火法炼铜)FeCuSO4=FeSO4Cu(湿法炼铜)MgMgCl2(熔融)MgCl2Al2Al2O3(熔融)4Al3O2Na2NaCl(熔融)2NaCl2命题法2从海水中提取镁的方法典例2从海水中提取镁，正确的方法是()A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2晶体MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl26H2OMgCl2(熔融)Mg解析从海水中提取镁时，首先用石灰乳将海水中的Mg2沉淀出来，然后再用盐酸将其溶解得到MgCl2溶液，从MgCl2溶液中冷却结晶得到MgCl26H2O，在HCl气流中加热MgCl26H2O得到无水MgCl2，最后电解熔融MgCl2得到单质Mg。答案D【解题法】海水中提取镁的工艺流程及原理(1)工艺流程(2)主要过程及反应原理分解贝壳、制备Ca(OH)2：CaCO3CaOCO2；CaOH2O=Ca(OH)2。沉淀Mg2：Mg22OH=Mg(OH)2。制备MgCl2：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O。制取Mg：MgCl2(熔融)MgCl2。命题法3从海带中提取碘的方法典例3从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作，其中正确的是()解析灼烧海带应用坩埚，A项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B项错误；苯的密度比水的小，萃取了单质碘的苯在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。答案D【解题法】提取碘的方法及原理(1)工艺流程(2)反应原理海带中的碘元素主要以碘离子的形式存在，提取时用适当的氧化剂(H2O2)将其氧化成单质碘，再用有机溶剂将碘萃取出来，反应的离子方程式为2H2IH2O2=I22H2O。命题法4从海水中提取溴的方法典例4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、_。(3)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br，其目的为_。(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_。(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_。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：_。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_。解析(1)常规识记问题。(2)根据2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，以及Cl22NaOH=NaClNaClOH2O可得到答案。(3)根据框图可知先前得到的溴浓度较低，这样做是使溴富集。(4)Br2SO22H2O=4HSO2Br，反应产生大量的酸，会腐蚀设备。(5)只要掌握蒸馏的知识，此问应该不会出问题。答案(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法(任选两种，其他合理答案也可)(2)Cl2NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)Br2SO22H2O=4HSO2Br强酸对设备的严重腐蚀(5)冷凝管溴腐蚀橡胶控制温度计b的温度，并收集59 时的馏分深红棕色分液(或蒸馏)【解题法】从海水中提取溴空气吹出法(1)工艺流程(2)主要过程及反应原理浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩。氧化：向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化为Br2，Cl22Br=Br22Cl。富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，Br2SO22H2O=2HBrH2SO4。氧化：利用Cl2将HBr氧化得到溴单质，2HBrCl2=2HClBr2。1海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收答案C解析工业上常采用Ca(OH)2作为沉淀剂，C选项错误。2(双选)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是()AFe2O3 BNaClCCu2S DAl2O3答案BD解析非常活泼的金属，如Na、K、Mg、Al等，用电解的方法冶炼。3从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下，下列关于海水制碘的说法，不正确的是 ()A实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B在含I的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”答案A解析灼烧干海带应在坩埚中进行，而不应在蒸发皿中灼烧海带。4海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源等(如图)，下列有关说法正确的是()A第步中除去粗盐中的SO、Ca2、Mg2、Fe3等杂质，加入的药品顺序为Na2CO3溶液NaOH溶液BaCl2溶液过滤后加盐酸B加热蒸干氯化镁溶液获得氯化镁固体，通过电解熔融氯化镁冶炼金属镁C从第步到第步的目的是富集溴D在第、步中溴元素均被氧化答案C解析粗盐提纯时，Na2CO3溶液要在加入BaCl2溶液之后加入，这样可以除掉溶液中过量的Ba2，A选项错误；因为氯化镁为强酸弱碱盐，加热氯化镁溶液时，Mg2发生水解，HCl易挥发，蒸干后得不到氯化镁固体，需在HCl环境下加热蒸干，B选项错误；第步反应为SO2Br22H2O=2HBrH2SO4，溴元素被还原，D选项错误。5将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一。一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品。回答下列问题：(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是_(填序号)。用混凝法获取淡水 提高部分产品的质量 优化提取产品的品种 改进钾、溴、镁等的提取工艺(2)采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br2，并用纯碱吸收。碱吸收溴的主要反应是Br2Na2CO3H2ONaBrNaBrO3NaHCO3，吸收1 mol Br2时，转移的电子为_mol。(3)海水提镁的一段工艺流程如下图：浓海水的主要成分如下：离子NaMg2ClSO浓度/(gL1)63.728.8144.646.4该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为_，产品2的化学式为_，1 L浓海水最多可得到产品2的质量为_g。(4)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为_；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式_。答案(1)(2)5/3(3)Ca2SO=CaSO4Mg(OH)269.6(4)MgCl2MgCl2Mg2H2OMg(OH)2H2解析(1)