广东省陆河外国语学校高中化学《第四章 第一节 开发利用金属矿物和海水资源》课件 新人教版必修2

1、第一节开发利用金属矿物和海水资源第一节开发利用金属矿物和海水资源情情 景景 导导 入入第一节开发利用金属矿物和海水资源第一节开发利用金属矿物和海水资源课课 标标 点点 击击预预 习习 导导 学学典典 例例 精精 析析课 堂 导 练 海洋是人类可持续发展的重要基础。浩瀚的海洋中，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。 海底石油储藏量约1 350亿吨，天然气约140万亿立方米，约占世界油气总量的45%；海水中溶解有80多种化学元素，被誉为“液体矿山”。海水中可提取镁、钾、铀、锶等各类矿物达5亿亿吨；在生物资源方面，海洋中存活着20万种生物；除石油、天然气外

2、，海洋蕴藏着巨大的动力能源。另外，海水中含有200万亿吨重水，其中所含的氘是受控核聚变的宝贵原料，核聚变能是被广泛看好的21世纪全球电力的一个重要来源。 开发金属矿物资源的一般原理是什么？开发海水资源对人类社会的发展有哪些重要意义呢？1了解金属冶炼的化学反应原理和基本方法。2了解海水资源及其开发利用的主要方法。3掌握从海水中提取溴和碘的化学反应原理和实验方法。4认识开发利用金属矿物和海水资源所带来的环境问题和预防措施。认识化学在自然资源的合理开发与综合利用方面的重要价值，培养环保意识和节约意识。金属矿物的开发和利用金属矿物的开发和利用 1金属在自然界的存在形态 2金属冶炼的原理金属的冶炼是利用

3、_原理，在一定条件下，使金属离子_电子被_成金属原子，聚集成为金属单质。Mnne=M1游离态化合态2氧化还原反应得到还原3冶炼方法(1)热分解法：适用于_金属。写出冶炼汞和银的化学反应方程式：_；_。(2)热还原法：适用于 _金属。写出工业炼铁的化学反应方程式：_。(3)电解法：适用于_的金属。写出冶炼钠、镁和铝的化学反应方程式：_、_、_。3(1)金属活动性顺序中Hg及其以后的2HgO 2HgO22Ag2O 4AgO2 (2)金属活动性顺序中Zn、Cu之间的Fe2O33CO 2Fe3CO2(3)金属活动性顺序中Al及其以前2NaCl(熔融) 2NaCl2MgCl2(熔融) MgCl22Al2

4、O3(熔融) 4Al3O2= = 4常见的还原剂大部分金属的冶炼都是在高温下发生的氧化还原反应，常用的还原剂有_、_、_等。一些活泼金属也可作还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。如2AlFe2O3 2FeAl2O35合理开发金属矿物资源地球上金属矿物资源是有限的，必须合理开发和利用这些矿物资源，主要途径有提高金属矿物的_，减少金属的_，加强金属资源的_和_，使用其他材料代替金属材料等。4焦炭COH25利用率使用量回收再利用综合拓展综合拓展一、金属活动性顺序表、金属的性质、金属的冶炼 金属活动性顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au金属原子失去电

5、子的能力强 弱金属离子结合电子的能力弱 强跟氧的作用常温易被氧化常温能被氧化在常温、干燥的空气中不易被氧化加热时能被氧化不能被氧化跟水的作用常温时能置换水中的氢在加热或跟水蒸气反应时能置换水中的氢不能置换水中的氢金属活动性顺序K Ca NaMg Al ZnFe Sn PbCu Hg AgPt Au跟酸作用能把氢从酸(如盐酸或稀硫酸)中置换出来能跟氧化性酸(如硝酸、浓硫酸)作用只跟王水作用跟盐作用位于金属活动性顺序表中前面的金属(K、Ca、Na等除外)能把后面的金属从其盐溶液中置换出来主要冶炼方法电解法热还原法热分解法金属活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、PbHCuHg、Ag

6、二、铝热反应实验探究二、铝热反应实验探究 实验装置及操作把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。把内层滤纸取出，在底部剪一个孔后用水润湿，再套回原处，架在铁圈上，下面放置一盛沙的蒸发皿。把5 g干燥的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，在混合物上面加少量氯酸钾固体，并在混合物中间插一根用砂纸打磨过的镁条，用燃着的小木条点燃镁条实验现象镁条剧烈燃烧，放出一定的热，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。反应放出大量的热，并发出耀眼的白光。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原因分析镁条燃烧，放出一定的

7、热，KClO3作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应：2AlFe2O3 2FeAl2O3，该反应放出大量的热，发出耀眼的白光，生成的铁在高温下呈熔融状态特别关注：铝热反应的注意事项(1)铝热反应是指铝热剂在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应，其中镁条为引燃物质，氯酸钾为助燃物质。(2)铝热反应的实质是用较活泼的铝，把活动性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。(3)反应特点是在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(4)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(5)在冶

8、金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn等；另外该反应原理也可以应用在生产上，如焊接钢轨等。1有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是()A肯定发生的是置换反应B肯定发生的是分解反应C肯定发生的是氧化还原反应D只能用金属作还原剂冶炼金属解析：金属冶炼的实质是将化合态的金属转化为游离态的金属，肯定发生了氧化还原反应，但不一定是分解反应或置换反应，用作还原剂的不一定为金属。答案：C尝试应用尝试应用2下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是()A加热氧化铝B高温煅烧碳酸钙C电解熔融的氯化钠D氯化钠与铝粉高温共热 解析：由于Al2O3的熔点很高，加热Al2O3难以分解，因此加热时得不到其单质

9、；高温煅烧CaCO3发生分解：CaCO3 CaOCO2；C项中电解熔融的氯化钠时：2NaCl(熔融) 2NaCl2，可得到金属钠；由于钠的活泼性比铝强，因此铝粉不能置换出NaCl中的钠。答案：C海水资源的开发利用海水资源的开发利用 1海水的淡化(1)海水淡化的主要方法：_法、_法、_法。(2)海水的蒸馏1(1)蒸馏电渗析离子交换(2)烧瓶碎瓷片冷凝器锥形瓶2直接利用海水进行_。3海水制盐(1)方法把海水引到盐滩上，利用_和_使水分蒸发，得到食盐。(2)食盐的用途2循环冷却3(1)日光风力有关反应的方程式：a_b2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2c_d_4海水提溴在预先经过酸化的浓缩海水中

10、，用氯气氧化溴离子使之成为单质溴，反应的离子方程式为_。(2)a.2NaCl NaCl2cH2Cl2 2HCldCl22NaOH=NaClNaClOH2O4Cl22Br=Br22Cl综合拓展综合拓展一、海水蒸馏实验1海水蒸馏实验的操作步骤连接装置 检查装置气密性 向烧瓶中加入海水和碎瓷片 接通冷却水 给烧瓶加热 收集蒸馏水 停止对烧瓶加热 待冷却至室温后停止通入冷却水 整理仪器。2海水蒸馏实验的注意事项(1)烧瓶加热时，一定要垫石棉网，防止烧瓶炸裂。(2)烧瓶中的海水量不能超过烧瓶容量的2/3。(3)冷凝管内的冷却水要从下口入、上口出，这样冷却的效果最好。(4)加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。

11、(5)实验前认真检查装置的气密性。(6)当烧瓶中有少量液体时，停止加热。(7)实验结束时，应先停止加热，后停止通入冷却水。二、海水中碘的提取海水中碘的总储量很大，但由于其浓度很低，因此，目前工业生产中并不是直接由海水提取碘。海洋中的某些植物具有富集碘的能力，如海带等。从海产品中提取碘是工业上获取碘的一种途径。从海带中提取碘的流程图如下：主要反应：2ICl2 I22Cl。三、海水提溴1流程2有关反应的离子方程式2BrCl2 2ClBr2SO2Br22H2O 4H2Br 特别关注：(1)利用空气吹出法从海水中提溴，主要是利用Br2沸点低、易挥发、能被热空气和H2O(g)以溴蒸气形式吹入吸收塔。(2

12、)从苦卤或吸收液中得到Br2，均用Cl2作氧化剂把Br氧化为溴单质。2-4SO尝试应用尝试应用3历史上最久的海水淡化方法是()A蒸馏法B电渗析法C离子交换法 D过滤法解析：蒸馏法是海水淡化方法中最简单、最古老的方法。答案：A4从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是()AMgBNaClCBr2DK解析：元素大多以化合态存在于海水中，制备单质需要用氧化还原方法得到金属或非金属单质。所以Mg、Br2、K需用化学反应制得，制NaCl是从海水(溶液)提取溶质，用的是蒸发结晶的物理方法。答案：B一、金属冶炼原理 冶炼金属一般有以下四种方法：焦炭法；水煤气法(或氢气、一氧化碳法)；活泼金属置换法；电解

13、法。古代有：()火烧孔雀石炼铜Cu2(OH)2CO3；()湿法炼铜。现代有：()铝热法炼铬；()从光卤石(KClMgCl26H2O)中炼镁。下列对应关系不正确的是()A() B() C() D()解析：解题时除了考虑金属的活动性外，还要注意题给信息中的关键点，如“火烧”暗示加热，“湿法”暗示在溶液中，“铝热”暗示与其他活泼金属共热等。本题难点是涉及一些化学史的知识。()火烧孔雀石炼铜是用树木煅烧孔雀石，孔雀石分解后产生CuO，树木变成焦炭后还原CuO得到Cu。Cu2(OH)2CO3 2CuOH2OCO2，2CuOC 2CuCO2，符合。()湿法炼铜是我国西汉时期用铁从铜的化合物溶液中置换出铜。

14、FeCu2 Fe2Cu，符合。()铝热法炼铬是2AlCr2O3 2CrAl2O3，符合。()从光卤石中炼镁是先从光卤石中得到MgCl2，再电解熔融的MgCl2，得到Mg。MgCl2(熔融) MgCl2，符合。答案：B= 名师点睛：有关金属的冶炼要跟金属活动性顺序表结合起来掌握：金属活动性顺序表中KAl之间的活泼金属多用电解法制取其金属单质；MnCu之间的中等活泼金属常用普通还原剂(如C、CO、H2等)还原法；Hg、Ag等不活泼金属常用热分解其化合物的方法制取；Pt、Au等金属在自然界中主要以单质形式存在，可用物理方法分离得到。变式应用变式应用1下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A2NaCl(

15、熔融) 2NaCl2BMgOH2 MgH2OCFe2O33CO 2Fe3CO2D2HgO 2HgO2= = 解析：镁的还原性比氢气强，故B不正确。答案：B二、海水资源的综合利用 海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在，实验室从海藻中提取碘的流程如下：(1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称：_，_。反应的离子方程式为_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有机溶剂是_。A甲苯、酒精 B四氯化碳、苯C汽油、乙酸 D汽油、甘油(3)为使含碘的水溶液转化为含碘的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒等仪器，尚缺少的主要玻璃仪器是_。(4)从含碘的有机溶液中提取碘，还要经过蒸馏，指出下

16、列蒸馏装置(如图所示)中的错误之处：_。(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是_，最后晶态碘在_中。解析：本题考查I2的性质及分离物质的方法：过滤、萃取、分液、蒸馏等。(1)为了从悬浊液中分离出I，应用过滤；从I2的水溶液中把I2提取出来，应用萃取。(2)A中酒精、C中乙酸、D中甘油都是易溶于水的物质，所以不能用于萃取碘。(3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗。(4)蒸馏装置的三点错误：没有用石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒。(5)根据(2)B选项中的两种萃取剂的沸点数据：苯80、四氯化碳77，用水浴加热即可使之沸腾，而避免高温下I2的升华。最后I2留在烧瓶中。答案：(1)

17、过滤萃取2ICl2 I22Cl(2)B(3)分液漏斗(4)没有用石棉网；温度计插入液面以下；冷凝管进、出水方向颠倒(5)萃取剂沸点较低，I2易升华烧瓶名师点睛：(1)分离悬浊液中离子的方法应用过滤，而从一种溶剂中分离出溶质可用蒸发结晶、蒸馏和萃取；蒸发结晶用于分离固体溶质和液体溶剂；蒸馏则用于分离固、液或液、液相溶物；萃取是根据溶质在互不相溶的不同溶剂中溶解性的不同，把溶质从一种溶剂中转移到另一种溶剂中。(2)因为I2易升华，故从碘的有机溶液中提取碘时采用水浴加热，由于水温度最高只有100 ，可避免高温下I2的升华。变式应用变式应用2某同学为了验证海带中含有碘元素，拟进行如下实验，请完成相关问

18、题。(1)第1步：灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中不会用到的实验仪器有_(填代号)。A试管 B瓷坩埚C坩埚钳D铁三脚架E泥三角F酒精灯G烧杯H量筒(2)第2步：I溶液的获取。操作是_。(3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_(填代号)。A浓硫酸 B新制氯水 CKMnO4溶液 DH2O2理由是_。(4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含有碘元素。解析：(1)先分析灼烧固体物质所用的仪器有哪些，然后再选出不会用到哪些仪器。(2)海带灼烧后的灰烬中含有可溶性I和难溶固体物质。要得到含有I的溶液，须将灰烬充分溶解，并过滤以除去残渣。(3)浓硫酸、新制氯水、KMnO4溶液、H2O2均能将I氧化为I2。前三者在溶液中引入新的杂质，而H2O2的还原产物为H2O，无其他物质生成，所以氧化剂最好选用H2O2。答案：(1)A、G、H(2)将灰烬转移到烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒充分搅拌，煮沸，过滤(3)D双氧水又称“绿色氧化剂”，其参加氧化还原反应时还原产物为H2O，无污染且不引入新的杂质1(双选)置