第4章开发利用金属矿物和海水资源归纳与整理

第4章开发利用金属矿物和海水资源【学习目标】了解金属冶炼的一般原理。海水资源的开发利用【知识点1】金属元素在自然界存在的形态：游离态：极少数（金、铂等）化合态：绝大多数【知识点2】金属冶炼的步骤富集矿石、除杂 冶炼 精炼【知识点3】金属冶炼的方法1.热分解法对于不活泼金属（活动顺序中，Hg及Hg以后）可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，例如：2HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O22.热还原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属（ZnCu), 通常是在高温下用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：Fe2O3+3CO 2Fe + CO2WO3 + 3H2 W +3H2OFe2O3+2Al 2Fe + Al2O3（铝热反应） Cr2O3+2Al 2Cr+ Al2O3（铝热反应）3.电解法非常活泼的金属（活动顺序中：K- Al）用一般的还原剂很难将它们还原出来，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：2NaCl（熔融） 2Na + Cl2MgCl2（熔融） Mg + Cl2 2Al2O3 （熔融）4Al + 3O2【小结】1.不同金属冶炼方法的选择 【知识点4】铝热反应1.现象镁条剧烈燃烧，并发出耀眼的白光。引起混合物剧烈燃烧，发光发热。纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。待熔融物冷却后，除去外层熔渣（Al2O3)，可以发现落下的是铁珠。2.反应：Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3（铝热反应）3.铝热剂及应用：(1)铝热剂：铝粉与某些金属的氧化物的混合物。(2)铝热反应: 铝粉与某些金属氧化物的反应(2)铝热反应的特点：反应放出大量的热，产生高温，使被还原出来的金属熔化，与熔渣分离。体现铝的强还原性、氧化铝高熔点的性质。(3)铝热反应的应用：焊接钢轨冶炼高熔点金属：V、Cr、Mn等。【知识点5】海水资源的开发利用海水中各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。(1)从海水中提取淡水海水淡化方法:主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。(2)海水制盐(3)从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品(4)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料(5)从海水中获取其他物质和能量【知识点7】从海水中提取溴流程有关反应的离子方程式：2NaBr+Cl2Br2+2NaCl Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO42HBr+Cl22HCl+Br2【知识点8】从海带中提取碘的流程和注意的问题反应原理： 2I-+H2O2+2H+I2+2H2O流程：【知识点9】煤的综合利用1.煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。2.煤的综合利用煤的干馏将煤隔绝空气加高温使之分解，煤的气化将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)煤的液化煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。【知识点10】石油的综合利用1. 石油的组成：主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。2.石油的综合利用石油分馏利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程获得汽油、煤油、柴油等轻质油。石油的裂化将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程可提高汽油的产量和质量。石油的裂解深度的裂化获得乙烯石油的催化重整可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等【知识点11】绿色化学绿色化学利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这是原子利用率为100%。【考点1】金属在自然界存在1.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是A.金属元素仅存在于矿物中。B.金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。C.少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。D.金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。2.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【考点2】金属冶炼的方法1.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.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3.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4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是( )A.2Na+MgCl2=2NaCl+Mg B.MgCl2(熔化)MgO+Cl2C.2MgO2Mg+O2 D.MgO+CMgO+C5.在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是 ( ) A.Na、Ba、Mg、A1 B.Zn、Fe、Cu、AgC.Na、K、Zn、Fe D.Mg、Al、Zn、Fe6.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.NH3【考点2】铝热反应1.下列金属铁镁锰矾铬可用铝热法制备的有()A. B. C. D.【考点3】海水的综合利用1.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2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3.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.4.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+Cu2S=6Cu+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5.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： 。6.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 ，(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品，尚缺少的玻璃仪器是_(34)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为_A.酒精、四氯化碳 B.四氯化碳、苯C.汽油、醋酸 D.汽油、甘油【课堂练习】1.化学学科的发展对人类文明进步起到了极为重要的作用下列认识正确的是 ()A.人类对金银铜铁铝的认识与其在自然界分布无关B.人类解决吃穿住行最有效的方法就是大力开发石油及其产品C.工业上可用电解熔融态的MgCl2、AlCl3来制备Mg、AlD.工业上可用空气、Cu、稀硫酸来制备CuSO42.下列说法不正确的是 ()A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B.用电解熔融NaCl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分沉淀而淡化B.利用太阳能使海水蒸馏淡化C.将海水缓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4溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘提取碘的途径如下所示：干海带海带灰水溶液碘单质下列有关叙述正确的是()A.碘元素在海水中也有游离态存在B.在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2C.操作A是结晶或重结晶D.B是提纯操作，常用蒸馏或分馏5.从海水中提取单质镁，下列途径正确的是 ()A.海水Mg(OH)2Mg B海水MgCl2MgC.海水Mg(OH)2MgCl2MgD.海水MgCl2Mg6.第28届国际地质大会提供的资料显示，在海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”。其蕴藏量是地球上煤和石油的几百倍，因而是一种等待开发的巨大能源物质。有关可燃冰的下列预测中错误的是A.高压、低温有助于可燃冰的形成 B.可燃冰的主要成分是甲烷C.可燃冰的微粒间可能存在着离子键 D.构成可燃冰的原子间存在着极性共价键7.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念在“绿色化学工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100。以下反应最符合绿色化学，原子经济性要求的是 A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B.甲烷与氯气制备一氯甲烷C.以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D.用乙烯水化得乙醇 8.“绿色化学”是21世纪化学发展的主导方向。“绿色化学”要求从根本上消灭污染，是一门能防止污染的科学。它包括“原料的绿色化”、“化学反应的绿色化”、“产物的绿色化”等内容。其中“化学反应的绿色化”要求反应物中所有的原子完全被利用且全部转入期望的产品中。下列不符合“化学反应的绿色化”的是()A消除硫酸厂尾气中的SO2：SO22NH3H2O=(NH4)2SO3B消除制硝酸工业尾气的氮氧化物：NO2NO2NaOH=2NaNO2H2OC制CuSO4：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OD制CuSO4：2CuO22CuO，CuOH2SO4(稀)=CuSO4H2O9“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制的产物，即原子利用率为100。以下反应最符合绿色化学概念的是（ ）A.乙烯