化学与自然资源的开发利用

1、化学与自然资源的开发利用金属在自然界中的分布很广，无论是矿物，还是动植物体内，或多或少地都含有金属元素。由于不同金属的化学活动性相差很大，因此，它们在自然界中的存在形式也各不相同。少数化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态存在，如金和铂以及少量的银和铜。化学性质比较活泼的金属，在自然界中总是以化合态存在。化学要研究如何合理、高效地利用这些金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。地球上的金属矿物资源是有限的，金属冶炼常会消耗许多能量，也易造成环境污染。我们必须学会合理开发和利用这些矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有提

2、高金属矿物的利用率，减少金属的使用量，加强金属资源的回收和再利用，使用其他材料代替金属材料等。20世纪90年代提出的“绿色化学”概念，要求利用可再生的原料生产化学产品，保护生态环境；化学产品的生产过程应该是环境友好的，不产生危害环境的废弃物，实行清洁生产，为社会提供有益无害的化学产品。有机反应往往产生副产物和废弃物，对环境造成污染。将原料分子中的原子百分之百地转化为产物，实现零排放是化学家的理想，这就是“原子经济性”。现在有的反应的原子利用率已经达到100%，一个经典的例子就是环氧乙烷的生产。原工艺使用的氯乙醇法，要用氯气并产生大量氯化钙，原子利用率只有25%；现在用银催化氧化乙烯，原子利用率

3、达100%。提高有机反应的原子利用率应从选择新原料、采用新型催化剂、改用新的反应路线等方面不断地探索。按照可持续发展的要求，有机化学还有许多要研究和解决的问题。从反应原料到反应产品，从反应条件到反应路线，将原来依赖矿物资源转变为开发生物质资源的新路线。第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用现在我们家庭中大多都是不锈钢或陶瓷餐具，铝制餐具已逐渐退出，但在铝刚被提炼出来的19世纪，拿破仑大宴宾客及大臣时，其他人用银做的餐具而他自己却用铝做的餐具。1889年，德国著名的化学家门捷列夫到英国伦敦访问和讲学，英国科学家为表彰他在化学上的杰出贡献，尤其是在发现元素周期律和建立元素周期表

4、上的贡献，赠给他一件贵重的奖品，就是用金和铝制成的一架天平。为什么在地壳中含量比铁还多的金属铝，在19世纪比金还贵重呢？随着经济和社会的发展，各种各样的金属应用越来越广，但绝大多数的金属元素以化合物的形式存在于自然界的金属矿物中。那么，怎样从金属矿物中得到金属呢？不同的金属冶炼方法是否相同呢？一、金属在自然界中的存在形态点拨：金属在自然界中的存在形式与金属的活泼性有关。二、金属的冶炼1冶炼的原理和实质2冶炼的方法(1)常用方法。(2)其他方法。点拨：冶炼铝时不用氯化铝，因为氯化铝为共价化合物；冶炼镁时不用氧化镁，因为氧化镁的熔点高。三、金属资源的合理开发利用1合理开发利用金属资源金属矿产资源是

5、不可再生资源。2有效利用金属资源的途径(1)提高金属矿物的_利用率_；(2)减少金属的使用量；(3)加强金属资源的_回收_和再利用；(4)使用其他材料代替金属材料。1(2019·江南十校联考)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。如图表示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(D)A金属的导电性B金属在地壳中的含量C金属的化合价D金属的活动性解析：铝、铁、铜在自然界中主要以化合态形式存在，它们的金属活动性依次减弱，金属阳离子的氧化性逐渐增强，三种金属中铜较易冶炼，铝最难还原。2(2019·北京昌平期末质量监控)下列金属用热还原法冶

6、炼的是(B)A钠B铁C银D汞解析：根据金属活动性与冶炼方法的关系分析，铁可以用热还原法冶炼，故B项正确。3(2019·江西宜春奉新一中期末)下列说法正确的是(C)A使元素的化合态转化成游离态的过程就是还原的过程B金属冶炼的实质是金属元素被氧化C电解熔融氧化铝时，每还原出1 kg铝，必有约111 mol 电子转移D工业上常用电解NaCl水溶液的方法制取金属钠解析：A项，元素有金属元素和非金属元素之分，使金属阳离子转化为金属单质的过程是借助还原反应，与之相反，使非金属阴离子转化为非金属单质的过程则是借助氧化反应，如2BrCl2=2ClBr2，故错误；B项，金属冶炼的实质是金属元素被还原，

7、故错误；C项，电解熔融氧化铝时，Al33e=Al，冶炼1 kg Al共获得电子：n(e)×3111 mol，故正确；D项，工业上制取金属钠时，电解的是熔融氯化钠，故错误。4(2019·湖南湘潭高一质检)下列金属：铁、镁、锰、矾、铬，可用铝热法制备的有(C)ABCD解析：可用铝热法制备的金属通常具有较高的熔点，且不能比铝活泼。5下列冶炼金属的反应，一定是置换反应的是(C)A热分解法B电解法C铝热法炼铁D高炉炼铁解析：铝热法炼铁是铝单质与铁的氧化物反应生成铁，一定为置换反应。知识点一金属的冶炼问题探究：1根据金属冶炼的方法讨论，金属冶炼的实质是什么？2在金属中，铝元素在地壳中的

8、含量居第一位，为什么铝的发现和使用比铜和铁要晚得多？探究提示：1.金属冶炼的实质是金属离子得到电子被还原为金属单质的过程，Mnne=M。2金属的发现和使用与金属的活动性密切相关，金属活动性越强，其相应的金属阳离子得电子的能力越弱，冶炼难度越大。铝是一种活动性较强的金属，用一般的还原剂很难将其还原，工业上采用最强有力的氧化还原手段电解法进行冶炼，而铜和铁用一般的还原剂就可以达到目的，所以铝的发现和使用比铜和铁要晚得多。知识归纳总结：金属的活泼性与冶炼方法1金属的冶炼原理金属冶炼的实质是根据氧化还原反应原理，使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mnne=M。2金属活动性顺

9、序与金属冶炼方法的关系金属的活动性顺序K Ca NaMg AlZn Fe SnPb (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物理方法3.金属冶炼的三个步骤及目的：步骤目的矿石富集除去杂质、提高矿石中有效成分的含量冶炼用适当还原剂把矿石中的化合态金属还原，得到粗金属单质精炼加入试剂除杂或电解精炼，得到纯金属点拨：(1)金属冶炼方法并不是唯一的，如铜的冶炼方法有湿法、火法，并不一定是热还原法。(2)金属冶炼方法的选择，还应该注意金属元素在自然界中的存在形式。典例1 将金属矿物中的金属元素从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属

10、材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。下列说法中，错误的是(B)A金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态，都是被还原D金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱解析：金属的冶炼是将金属化合物转化为金属单质，A项说法正确，有的金属化合物在发生氧化还原反应冶炼金属时，自身既作氧化剂又作还原剂，不需要另加还原剂，如HgO，B项说法错误；金属元素在化合物中显正价，当转化为金属单质后化合价为0，发生还原反应，C项说法正确；金属被发现和应用得越早，说明该金属越容易被还原，从而也说明这些金属的活动性一般是

11、较弱的，D项说法正确。变式训练1 我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是(A)A焦炭还原法B湿法炼铜C铝热还原法D电解冶炼法解析：火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2(OH)2CO32CuOH2OCO22CuOC2CuCO2，属于焦炭还原法。知识点二铝热反应问题探究：1.铝热反应实验中镁条与氯酸钾的作用是什么？2能否利用铝热反应冶炼镁？探究提示：1.镁条的作用是燃烧放出大量的热引发KClO3分解，氯酸钾的作用是供氧剂。2Mg的活动性强于Al，不能用Al还原MgO制得Mg。知识归纳总结：1铝热反应概念铝和金属氧化物在高温下发生剧烈

12、反应并放出大量热的化学反应原理Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来铝热剂铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物反应特点在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离应用冶炼难熔的、相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等2铝热反应实验【实验现象】(1)镁带剧烈燃烧。(2)氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙子中。【实验结论】在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热。3铝热反应的注意事项(1)氯酸

13、钾的作用是提供氧气，使镁带快速充分反应。(2)要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从纸漏斗四周溅出。(3)要用盛有细沙的蒸发皿接收熔融物，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。典例2 用如图所示的装置做铝热反应实验，回答下列问题：(1)写出该反应的化学方程式：_2AlFe2O32FeAl2O3_，在该反应中，_Fe2O3_是氧化剂，_Al_是还原剂，该反应称为_铝热_反应。(2)选出该实验的实验现象：_(填序号)。镁条剧烈燃烧放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射纸漏斗的下部被烧穿有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体(3)

14、写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：_使熔融物易于落下_；蒸发皿盛沙：_防止溅落物炸裂蒸发皿_；镁条：_引燃剂_；氯酸钾：_助燃剂_。变式训练2 (2019·江苏苏州一模)利用铝热反应可以焊接钢轨。下列说法正确的是(A)A铝、氧化铝中铝元素微粒的半径r(Al3)<r(Al)B工业上可用铝热反应提取镁C在铝热反应中化学能全部转化为光能D在铝热反应中铁的还原性大于铝的还原性解析：铝离子含有2个电子层，铝原子含有3个电子层，则微粒的半径大小为：r(Al3)<r(Al)，故A正确；由于铝的还原性弱于镁，无法通过铝热反应提取镁，工业上通常采用电解熔融氯化镁的方法获得镁

15、，故B错误；在铝热反应中，化学能除了转化为光能，还转化为热能等能量，故C错误；铝热反应中，被置换出来的金属的还原性小于Al的还原性，如铁的还原性小于铝的还原性，故D错误。铝的冶炼史1825年，丹麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年，德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。但是钾太昂贵了，所以不允许大规模地生产铝。又过了27年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪着金属光泽的小铝球。因此在19世纪，铝是一种珍贵的金属，它的价格同黄金相当。1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教

16、授(这位教授正是维勒的学生)说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。”这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。霍尔在自己家里的柴房中办一个家庭实验室，经过两年的不断探索终于在1886年2月的一天，他终于看到小球状的铝聚集在阴极上，后来，这些铝球竟成为“王冠宝石”，至今仍珍存在美国制铝公司的陈列厅中。还有一件值得提及的事，非常巧合，一位与霍尔同龄的年轻的法国化学家埃鲁也在这年稍晚些时候发明了相同的炼铝法。霍尔与埃鲁在遥远的两大洲，同年来到人世(1863年)又同年发明了电解炼铝法(1886年)。虽然他们之间曾一度发生了专利权的纠纷，但后来却成为莫逆之交。1911年，当

17、美国化学工业协会授予霍尔著名的佩琴奖章时，埃鲁还特意远涉重洋到美国参加了授奖仪式。亲自向霍尔表示祝贺。或许是上天的旨意，1914年，这两位科学家又都相继去世。难怪当后人们一提起电解炼铝法的时候，便总把霍尔和埃鲁的名字联在一起。即时训练冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2做还原剂铝热反应法电解法热分解法。下列金属各采用哪种方法？(1)Fe、Zn、Cu等相对较活泼金属_(填序号，下同)；(2)Na、Mg、Al等活泼金属_；(3)Hg、Ag等不活泼金属_；(4)V、Gr、Mn、W等高熔点金属_。解析：金属活动性顺序表中，各金属的冶炼方法如下：而V、Cr、Mn、W等高熔点金属一般用铝热法。1(2

18、019·西安高一检测)在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是(C)ANa、Mg、AlBNa、Zn、FeCZn、Fe、CuDMg、Al、Zn、Fe解析：Na、Mg、Al的冶炼方法为电解法；Zn、Fe、Cu的冶炼方法为化学还原剂还原法。2(2019·山西学考真题)工业上获得金属镁采用的冶炼方法是(B)A加热分解镁氧化物B电解熔融氯化镁C高温下发生铝热反应D高温下用氢气还原解析：由于金属镁的活泼性较强，因此工业上一般采用电解熔融氯化镁制备金属镁。3(2019·淮安高一检测)成语是中华民族灿烂文化中的瑰宝，许多成语中蕴含着丰富的化学原理，下列成语中涉及氧化还原反应

19、的是(B)A木已成舟B百炼成钢C铁杵成针D滴水成冰解析：A项，木已成舟只是物质形状的变化，没有新的物质生成，则没有涉及化学变化，故A不符合题意；B项，因生铁碳含量2%4.3%，钢的碳含量0.03%2%，生铁中的含碳量比钢高，经过高温，铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，由此降低铁中的含碳量；多次冶炼精度更高，故B符合题意；C项，铁杵成针只是物质形状的变化，没有新的物质生成，则没有涉及化学变化，故C不符合题意；D项，滴水成冰只是物质形状的变化，没有新的物质生成，则没有涉及化学变化，故D不符合题意。4(2019·河北景县梁集中学调研)钛是一种用途广泛的活泼金属。工业上用二氧化钛冶炼金属钛，主

20、要反应有：TiO22C2Cl2TiCl42CO，TiCl42Mg2MgCl2Ti。下列关于这两个反应叙述正确的是(D)A均属于置换反应B反应中碳作氧化剂C钛元素在反应中均被还原D反应说明金属性镁大于钛解析：A项，反应中没有单质生成，不是置换反应，故错误；B项，反应中碳的化合价升高，作还原剂，故错误；C项，反应中Ti元素化合价没有发生变化，故错误；D项，TiCl42Mg2MgCl2Ti反应发生，说明镁的活动性强于钛，所以金属性镁大于钛，故正确。5(2019·河北景县梁集中学调研)用铝热法还原下列氧化物，分别制得金属各1 mol时，理论上消耗铝最少的是(C)AWO3BMnO2CFeODC

21、r2O3解析：A项，WO3W，生成1 mol W，需要6 mol 电子，消耗2 mol Al；B项，MnO2Mn，生成1 mol Mn，需要4 mol电子，消耗 mol Al；C项，FeOFe，生成1 mol Fe，需要2 mol 电子，消耗 mol Al；D项，Cr2O3Cr，生成1 mol Cr，需要3 mol 电子，消耗1 mol Al。消耗Al最少的是FeO，故C项正确。6铝热反应原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。实验室铝热反应的实验装置如图所示。(1)该实验步骤如下：用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层，把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一个漏

22、斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的_蒸发皿_，把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。(2)图中漏斗的材质是_纸_。(填“玻璃”或“纸”)(3)镁条的作用是_镁条燃烧放出热量，在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应_。(4)实验现象有：_镁条剧烈燃烧_；_氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应，放出大量热，并发出耀眼的光芒_；_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，仔细观察，可以发现落下的是_铁_珠。(5)写出该反应的化学方程式：_2AlFe2O22FeAl2O3_；在冶金

23、工业上也常用这一反应原理，来冶炼_D_。A不活泼金属B较活泼金属C稀有金属D高熔点金属解析：(1)沙盛放在蒸发皿中。(2)为了便于生成物落下，使用的漏斗的材质是滤纸。(3)镁条的作用是燃烧放出热量，在高温下促使氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应。(4)能够观察到的现象是：镁条剧烈燃烧；氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应，放出大量热，并发出耀眼的光芒；纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。除去熔渣后的物质是铁。(5)铝热反应的化学方程式为2AlFe2O22FeAl2O3；该反应可放出大量的热，因此主要利用该反应原理冶炼高熔点金属，故D项正确。一、选择题1工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法，由于金

24、属的化学活动性不同，因此选用不同的冶炼方法。你认为选择方法主要依据(D)A金属在自然界的存在形式B金属元素在地壳中的含量C金属熔点高低D金属阳离子得电子能力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。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(B)A()用B()用C()用D()用3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(D)A人类对金、银、铜、铁、铝的认识与其在自然界的分布无关B人类解决吃、穿、住、行最有效的方法就是大力开发石

25、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CuSO44将等物质的量的镁和铝相混合，取等质量的该混合物四份，分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是(A)A3 mol·L1HCl溶液B4 mol·L1HNO3溶液C8 mol·L1NaOH溶液D18 mol·L1H2SO4溶液5铜的冶炼大致可分为以下几个步骤：(1)富集，将硫化物矿进行浮选；(2)焙烧，主要反应为2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)；(3)制粗铜，在1 200的条件下发生的主要反应为2Cu2S3O

26、22Cu2O2SO2,2Cu2OCu2S6CuSO2；(4)电解精炼。下列说法不正确的是(C)A上述焙烧过程中的尾气不可直接排放B由6 mol CuFeS2生成6 mol Cu时，在整个过程中共消耗15 mol O2C在反应2Cu2OCu2S6CuSO2中，作氧化剂的是Cu2OD电解精炼属于化学变化6将3.6 g炭粉与29.0 g所含Fe3O4的质量分数为80%的磁铁矿粉混合后，隔绝空气加强热使之反应(杂质与炭粉不反应)，反应后收集到6.72 L(标准状况下)气体，则该气体(D)A全部是COB全部是CO2C含有的CO和CO2各为3.36 LD含有的CO为4.48 L，CO2为2.24 L二、非

27、选择题7(2019·寿光高一期中)工业上用铝土矿(含氧化铝、氧化铁)制取铝的过程如下：请回答下列问题：(1)沉淀C的化学式为_Fe2O3_，该物质除了用于金属冶炼以外，还可用作_颜料_。(2)电解熔融的氧化铝时，标准状况下若得到22.4 L O2，则同时生成_36_g铝。(3)操作、操作和操作都是_过滤_(填操作名称)，实验室要洗涤Al(OH)3沉淀应该在_过滤_装置中进行，洗涤方法是_向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，使水自然流下，重复操作23次_。(4)生产过程中，除NaOH、H2O可以循环利用外，还可以循环利用的物质有_CaO和CO2_(填化学式)，用此法制取铝的副产品是_Fe2O3

28、和O2_(填化学式)。(5)写出Na2CO3溶液与CaO反应的离子方程式：_COCaOH2O=CaCO32OH_。(6)若铝土矿中还含有二氧化硅，此生产过程中得到的氧化铝中将混有杂质_SiO2_(填化学式)。8黄铜矿(CuFeS2)是制取铜及其化合物的主要原料之一，还可以制备硫和铁的化合物。(1)冶炼铜的反应为8CuFeS221O28Cu4FeO2Fe2O316SO2若CuFeS2中Fe的化合价为2，反应中被还原的元素是_Cu、O_(填元素符号)。(2)上述冶炼过程产生大量SO2。下列处理方案中合理的是_BC_(填序号)。A高空排放B用于制备硫酸C用纯碱溶液吸收制Na2SO3D用浓硫酸吸收(3

29、)利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。方法为：用稀盐酸浸取炉渣，过滤。滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。根据以上信息回答下列问题：a除去Al3的离子方程式是_Al34OH=AlO2H2O_。b选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、碘水所选试剂为_稀硫酸、KMnO4溶液_。证明炉渣中含有FeO的实验现象为_稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色_。第2课时海水资源的开发利用海洋是人类可持续发展的重要基地。浩瀚的海洋中，

30、蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资金短缺和环境恶化等一系列难题的可靠途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。我国大陆海岸线长达18000 km，海岛海岸线长达14000 km，这为我们开发利用海水资源提供了良好的自然条件。那么，海水的开发利用都包括哪些方面呢？你知道怎样才能开发出海洋中的这些资源吗？一、海水水资源的利用1类型：2海水的蒸馏主要仪器：A：_蒸馏烧瓶_B：_冷凝器_C：_锥形瓶_冷凝水的流向：_a_口进，_b_口出。A中加入碎瓷片的目的是_防止液体暴沸_。点拨：蒸馏

31、法进行海水淡化属于物理变化。二、海水中化学资源的开发利用1海水中化学资源的特点多样性常量元素(99%)：除H、O外，含有_Cl、Na、K、Mg_、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素；微量元素(1%)：共计80多种分散性虽然海水中元素种类很多，总储量_很大_，但许多元素的富集程度_很低_2.海水化学资源的开发利用方法操作方法海水制盐方法：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，使食盐浓缩结晶海水提溴方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用_氯气_氧化溴离子使之成为溴单质；主要的化学原理：_Cl22NaBr=2NaClBr2_海水提碘流程：海带浸泡氧化过滤提纯碘

32、单质；主要的化学原理：_Cl22KI=2KClI2_海水提镁流程：海水(含MgCl2)Mg(OH)2MgCl2(aq)MgCl2·6H2O无水MgCl2Mg其他利用提取核能开发中的重要原料_铀_和重水；开发海洋药物；_潮汐能_、波浪能等有待开发的新型能源点拨：海水中的元素总储量很大，但富集程度很低，故海水化学资源的利用必须有富集的过程。1(2019·广东清远高一期末)海水资源的利用包括海水的淡化，以下方法中，不能淡化海水的是(B)A蒸馏法B过滤法C电渗析法D离子交换法解析：海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，过滤是将液体与不溶性固体进行分离的一种方法，与海水

33、淡化无关。2若实行海水淡化来供应用水，下列方法在原理上不可行的是(A)A加入明矾，使海水的盐分沉淀，从而将海水淡化B利用太阳能，将海水蒸馏淡化C将海水通过离子交换树脂，以除去所含的盐分D利用半透膜，采用反渗透法而使海水淡化解析：明矾净水是利用Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些悬浮物，并不能除去海水中的离子而使海水淡化。3地球上97%以上的水是海水，海水淡化可缓解淡水资源不足。下列方法中能将海水淡化的是(B)在海水中加入硝酸银，滤掉生成的沉淀蒸馏海水，将蒸汽冷凝将海水加压，使水分子通过半透膜以滤去盐分将海水曝晒，滤掉析出的盐ABCD解析：中加入硝酸银虽然能将Cl除去，但同时生成NaNO

34、3，达不到海水淡化的目的。是一种使用最早、最广泛的海水淡化方法。中使用了新型高分子材料半透膜，是一种新的海水淡化方法。中将海水曝晒，并不能除尽海水中的盐分，滤掉析出的盐后得到的是含盐的饱和溶液，不能将海水淡化。4(2019·河南商丘九校联考)21世纪以来，国与国之间因对海权的争夺引起的摩擦不断，在捍卫主权的同时，人们看重的是海洋这个巨大的资源宝藏。下列有关海洋资源综合利用的说法错误的是(B)A从海水中提取溴单质一定伴有化学变化B海水资源的利用，主要指海水的淡化C海底多金属结核矿含有铁、锰、钴等多种金属元素D在研究和开发海水资源时，不能以牺牲环境为代价解析：A项，海水中的溴元素需要通过

35、氧化剂把溴离子氧化为溴单质，此过程中发生化学变化，不符合题意；B项，从海水中可以提取食盐、溴、钾盐、镁及其化合物、铀，重水、卤水等，不是主要指海水的淡化，符合题意；C项，海底的资源非常丰富，海底多金属结核矿含有铁、锰、钴等多种金属元素，不符合题意；D项，开发海洋资源不能破坏环境，应符合绿色环保的思想，不符合题意。5(2019·河北景县梁集中学调研)从海水中提取的溴约占世界溴年产量的，从海水中提取溴的主要步骤可表示为(B)A氧化吸收吹出B氧化吹出吸收C吹出氧化吸收D吹出吸收氧化解析：从海水中提取溴，先用氧化剂将溴离子氧化为溴单质，再用热空气吹出后吸收，故B项正确。6已知MgO、MgCl

36、2的熔点分别为2 800、604，将MgO、MgCl2加热熔融后电解，都可得到金属镁。海水中含有MgCl2，下列工业上从海水中提取镁的方法中正确的是(D)A海水Mg(OH)2MgB海水MgCl2溶液MgCl2熔融MgC海水Mg(OH)2MgOMgD海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg解析：电解法制镁一般电解熔融氯化镁，MgO熔点太高，耗能大，不宜采用。知识点一海水提溴问题探究：从海水中提取溴元素连续发生以下三个反应：Cl22Br=Br22ClBr2SO22H2O=2HBrH2SO4Cl22Br=Br22Cl(1)海水中溴元素是以溴离子形式存在，只发生反应就得到单质溴，为什么还

37、设计两步反应？(2)反应中溴发生什么反应，表现出溴单质的什么性质？探究提示：(1)使溴进一步富集。(2)溴单质表现氧化性。知识归纳总结：1生产流程图2主要过程点拨：(1)从海水中提取溴的过程中发生了两次Cl2将Br氧化成Br2的反应，这样设计制取Br2流程的目的是将溴富集。(2)海水提溴的过程是从溴水中提取溴，并不采用有机溶剂萃取。典例1 海水中溴元素以Br形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图所示：(1)步骤反应的离子方程式是_2BrCl2=Br22Cl_。(2)步骤反应的化学方程式是_SO2Br22H2O=H2SO42HBr_，从理论上考虑，下列也能吸收Br2的是_A、

38、B、C_。ANaOHBFeCl2CNa2SO3DH2O(3)步骤蒸馏的过程中，温度应控制在8090，温度过高或过低都不利于生产，请解释原因_若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴气中水蒸气的含量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低_。(4)为什么不直接用“溴水混合物”而要用“溴水混合物”进行蒸馏得到液溴？_“溴水混合物”中虽然有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高，而“溴水混合物”实际上是将溴水浓缩了_。解析：(1)(2)问相对简单，读懂流程图，结合学过的方程式，可以写出2BrCl2=Br22Cl，SO2Br22H2O=2HBrH2SO4；只从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能

39、吸收Br2，Fe2、SO具有强还原性也能吸收Br2，但Br2在水中的溶解度较小，不能充分吸收。(3)温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴气中水蒸气的含量增加，温度过低，溴不能完全蒸出，产率太低。(4)“溴水混合物”中虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，处理量大，生产成本高。经过“空气吹出、SO2吸收、氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了。变式训练1 (2019·淄博高一检测)从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是(D)A加适量的KI溶液B通入溴蒸气C加入适量的NaOH溶液D加入适量的NaBr溶液解析：A项，Cl2和Br2均能与KI反应生成I2。B项，

40、Cl2与Br2不发生反应；C项，Cl2和Br2均与NaOH发生反应；D项，Cl2与NaBr发生反应；Cl22NaBr=2NaClBr2。知识点二海带提碘及海带中碘元素的检验问题探究：1海带中的碘元素以何种形式存在？如何将海带中的碘元素转化成单质碘？2检验溶液中含有I，所用试剂是硝酸银溶液和稀硝酸，二者的添加顺序如何？探究提示：1.海带中的碘元素以I形式存在，可加入氧化剂把I氧化成I2。2先向含I的溶液中添加硝酸银溶液，再加稀硝酸，若先加稀硝酸，I被氧化为I2。知识归纳总结：1海带中含有碘元素的检验(1)实验步骤。(2)主要反应：2H2IH2O2=I22H2O2海带中提碘(1)主要流程：海带浸泡

41、氧化过滤提纯碘单质(2)主要反应：Cl22KI=2KClI2。点拨：(1)海水中的碘的浓度很低，碘一般从海带或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升华，从碘的有机溶剂溶液中提取时应采用水浴加热，可避免高温下I2的升华。典例2 (2019·天门高一检测)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。实验(一)碘含量的测定若20 mL 0.0100 mol·L1的AgNO3溶液与100.00 mL海带浸取原液恰好完全反应。(1)仪器A的名称为_坩埚_。(2)计算得海带中碘的百分含量为_0.635%_。实验(二)碘的制取另取海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：已知：

42、3I26NaOH=5NaINaIO33H2O；酸性条件下，I2在水溶液中的溶解度很小。(3)步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是_液体分层，上层几乎无色，下层呈紫红色_。(4)下列有关步骤Y的说法，正确的是_a、b_。a应控制NaOH溶液的浓度和体积b将碘转化成离子进入水层c主要是除浸取原液中的有机杂质dNaOH溶液可由乙醇代替(5)实验(二)中操作Z的名称是_过滤_。(6)方案甲中采用蒸馏不合理，理由是_碘易升华，导致碘的损失_。解析：(1)根据仪器A的构造特点确定其名称为坩埚。(2)根据关系式：AgI计算500 mL含I的溶液中I的物质的量为5×0.0100 mol·

43、;L1×0.02 L0.001 mol，质量为0.001 mol×127 g·mol10.127g，则海带中碘的百分含量为×100%0.635%。(3)酸性条件下I2在水中的溶解度不大，易溶于CCl4等有机溶剂，溶液呈紫红色；CCl4不溶于水且密度比水大，萃取后分液漏斗内观察到的现象是液体分层，上层几乎无色，下层呈紫红色。(4)根据题给信息知，向I2的CCl4溶液中加NaOH溶液，I2与NaOH溶液反应生成NaI和NaIO3，转化成离子进入水层，为保证I2全部反应和后续反应消耗硫酸溶液的体积，应控制NaOH溶液的浓度和体积，选a、b。(5)由于酸性条件下

44、，I2在水溶液中的溶解度很小，故实验(二)中操作Z是分离I2固体和溶液的操作，名称是过滤。(6)方案甲中采用蒸馏不合理，理由是碘易升华，导致碘的损失。变式训练2 从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是(D)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，萃取了单质碘的苯层在上层，应从分液漏斗的上口倒出，C项错误。混合物分离方法的归纳物质的分离是指通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开(要还原成原来的状态)，分别得到几种比较纯净的物质。1蒸馏法：适用于分离互溶，但沸点不同的液态混合物。如酒精与水的分离、海水淡化等。(1)主要仪器及用品：铁架台

45、、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶、温度计、接液管(牛角管)等。(2)装置图(如图所示)。(3)注意事项：蒸馏烧瓶需垫石棉网加热或水浴加热。蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容积的。需向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或碎瓷片，以防液体暴沸。温度计的量程应高于馏分的最高沸点，要使温度计的水银球在蒸馏烧瓶的支管口处。若对馏分在冷凝器里用自来水冷却，自来水要从冷凝管的下口进、上口出。 2结晶法，适用于分离各组分均溶于水，但溶解度随温度变化差别较大的固体混合物。如NaCl与KNO3的分离。3过滤法：适用于分离一种可溶，另一种不溶的固态混合物，如NaCl与BaSO4的分离。4分液法：适用于分离两种互不相溶的液态

46、混合物。如苯和水的分离。5萃取法：适用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解度不同的混合物。如用CCl4提取碘水中的碘。6洗气法：适用于各气体与吸收剂作用不同来分离气态混合物。如CO2与CO的分离。7升华法：适用于分离其中一组分有升华特征的固体混合物。如碘与沙子的分离。即时训练(2019·河北景县梁集中学调研)下列有关海水淡化的叙述不正确的是(D)A离子交换法淡化海水发生了化学变化B海水淡化可为人类提供更多的淡水资源C利用太阳能蒸发原理淡化海水属于物理变化D将海水中的盐分离出来不能达到海水淡化的目的解析：A项，使用离子交换树脂与海水中的离子进行交换，属于化学变化，不符合题意；B项，利用

47、海水淡化将海水转化为我们稀缺的淡水，可为人类提供更多的淡水资源，不符合题意；C项，利用太阳能蒸发海水是将海水变成水蒸气，然后液化成液态水，属于物理变化，不符合题意，D项，海水淡化是将水与盐分离，符合题意。1海水淡化可采用膜分离技术，如下图所示。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，而海水中的各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水，对加压后淡化膜右侧海水成分的变化进行分析，正确的是(C)A溶质质量增加B溶液质量不变C溶剂质量减少D溶质质量分数不变解析：右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池，而各种离子不能通过淡化膜，故溶质质量不变，溶剂质量减少，溶质质量分数增大 。2(2

48、019·河北深州中学期末)有关海水资源，下列说法不正确的是(C)A海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B海水中元素种类很多，总储量很大，如金元素总储量约为5×107tC海带提碘过程：将干海带剪碎，酒精润湿，灼烧，加蒸馏水溶解，过滤，滤液中滴加稀硫酸，最后滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝D海水提溴有两步涉及氯气氧化溴离子的反应，两次目的不同解析：A项，海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，不符合题意；B项，海水中元素种类很多，总储量很大，如金元素总储量约为5×107t，不符合题意；C项，海带中的碘以碘离子的形式存在，遇淀粉溶液不变蓝，符合题意；D

49、项，海水提溴有两步涉及氯气氧化溴离子的反应，两次目的不同，第一次是从苦卤中提取溴，第二次是从吸收液中氧化得到溴，从而达到富集溴的目的，不符合题意。3(2019·天津静海一中期末)海水开发利用部分过程如图所示。下列说法错误的是(B)A向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂C粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯D富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收解析：A项，向苦卤中通入Cl2置换出溴单质，分离得到溴，通入Cl2是为了提取溴，不符合题意；B项，工业生产中常选用生石灰或石灰水作沉淀剂，符合题意；C项，粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制

50、时通常在溶液中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性，再进行重结晶进行提纯，不符合题意；D项，海水提取溴一般用氯气置换溴离子转化为溴单质，用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收转化为HBr，达到富集的目的，不符合题意。一、选择题1(2019·烟台高一质检)下列说法正确的是(B)A海洋约占地球表面的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约B海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法和离子交换法C海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本最低D以上说法都正确解析：地球表面咸水多，淡水少，许多国家面临着淡水

51、资源的危机，故不可以随意浪费水资源，A错误，海水淡化中蒸馏法的成本较高，C错误。2(2019·河南周口期末)海带中含碘元素，从海带中提取碘有如下步骤：通入足量双氧水；将海带焙烧成灰后加水搅拌；加CCl4振荡；用分液漏斗分液；过滤。则合理的操作顺序是(C)ABCD解析：按反应顺序分析：先将海带烧成灰，向灰中加水搅拌，再过滤，取滤液加入足量双氧水(含稀硫酸)，然后加入CCl4，振荡，最后用分液漏斗分液。即合理的操作顺序为，故C项正确。3根据海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是(D)A过程的提纯是物理过程，过程通过氧化还原反应可产生两种单质B在过程中将MgCl2·6H2

52、O灼烧即可制得无水MgCl2C在过程、反应中每氧化0.2 mol Br一定需消耗2.24 L Cl2D过程反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题解析：过程的提纯包括化学过程和物理过程，A项错误；将MgCl2·6H2O直接灼烧无法得到无水MgCl2，B项错误；在过程、反应中每氧化0.2 mol Br需消耗0.1 mol Cl2,0.1 mol Cl2在标准状况下体积才是2.24 L，C项错误；过程反应为SO2Br22H2O=H2SO42HBr，生成的H2SO4和HBr都是强酸，D项正确。二、非选择题4(2019·甘肃天水一中期末)海洋资源的利用具有广阔前景。(1)

53、无须经过化学变化就能从海水中获得的物质是_BD_(填序号)。ACl2B淡水C烧碱D食盐(2)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入Cl2，将Br氧化，该反应的离子方程式是_Cl22Br=Br22Cl_。(3)下图是从海水中提取镁的简单流程。工业上常用于沉淀Mg2的试剂A是_石灰乳(浆)或Ca(OH)2_，Mg(OH)2转化为MgCl2的离子方程式是_Mg(OH)22H=Mg22H2O_。由无水MgCl2制取Mg的化学方程式是_MgCl2(熔融)MgCl2_。(4)海带灰中富含以I形式存在的碘元素。实验室提取I2的途径如下所示：干海带海带灰滤液I2灼烧海带时所用的主要仪器名称是_坩埚_。向

54、酸化的滤液中加H2O2溶液，写出该反应的离子方程式_2IH2O22H=I22H2O_。反应结束后，再加入CCl4作萃取剂，振荡、静置，可以观察到CCl4层呈_紫红_色。解析：(1)A项，电解饱和氯化钠溶液得到烧碱、氢气、氯气，有新物质生成属于化学变化，故错误；B项，海水用蒸馏等方法可以转化得到淡水，属于物理变化，故正确；C项，电解饱和氯化钠溶液得到烧碱、氢气、氯气，有新物质生成属于化学变化，故错误；D项，海水用太阳暴晒，蒸发水分后即得食盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故正确。(2)氯气具有强氧化性，能和溴离子发生置换反应生成溴，离子方程式为Cl22Br=Br22Cl。(3)工业上常用石灰乳或生石灰沉淀Mg2，CaO和H2O反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2和镁离子反应生成Mg(OH)2；氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁和水，反应的离子方程式为Mg(OH)22H=Mg22H2O。镁是活泼的金属，熔融状态下电解氯化镁冶炼镁，电解反应的化学方程式为MgCl2