2022届总复习（第1轮）化学第38课时·开发利用金属矿物和海水资源

第38课时开发利用金属矿物和海水资源一、金属矿物的开发利用1．金属在自然界中存在的形态除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。2．金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。3．金属冶炼的一般步骤富集(除杂)→冶炼(将化合态金属变为游离态金属)→精炼(提纯)4．金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：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。(2)热还原法冶炼金属①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为：C＋2ZnO2Zn＋CO2↑，C＋2CuO2Cu＋CO2↑。②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO＋CuOCu＋CO2。③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为：3H2＋WO3W＋3H2O,4H2＋Fe3O4Fe＋4H2O。④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。可用热还原法冶炼的金属，其金属性中等，金属在常见金属活动性顺序表中居于中间区域。(3)电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑【基础题一】下列反应原理不符合工业实际的是()A．2Ag2O4Ag＋O2↑B．4Al＋3MnO23Mn＋2Al2O3C．2MgO2Mg＋O2↑D．2CuO＋C2Cu＋CO2↑C【解析】根据金属的活泼性和特点，这四种金属选用的冶炼方法看似都正确，但是工业上冶炼镁时，并不是电解熔融的氧化镁，而是电解熔融的氯化镁。因为氧化镁的熔点很高，与电解熔融的氯化镁相比会消耗更多的能量，因此选C项。二、海水资源的开发利用海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。1．海水水资源的利用(1)海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等；(2)直接利用海水进行循环冷却；(3)海水制盐(氯化钠)；(4)从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品，是传统海水制盐工业上的发展；(5)从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景(如从海水中提取铀和重水)；(6)开发海洋药物；(7)潮汐能、波浪能等新能源的开发。【基础题二】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A【解析】明矾净水是利用Al3＋反应生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些泥沙，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化途径。海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化。将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。【基础题三】海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能C2．海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水→NaCl→获得Cl2，H2，NaOH2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑(2)海水提镁海水(溶液)Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2·6H2O―→MgCl2Mg、Cl2(3)海水提溴海水(酸化)Br2HBrBr2(液)(4)海带中碘的提取(1)流程(2)主要化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。【基础题四】从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶并去除结晶水，②加熟石灰，③加盐酸，④过滤，⑤熔融电解，正确的生产顺序是()A．①②③④⑤B．⑤④③①②C．②④③①⑤D．③④②①⑤C重要考点1金属矿物的开发利用【考点释例1】冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)用树木火烧Cu2S炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁；(Ⅴ)用树木火烧MgO冶炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(

)A．(Ⅰ)用①B．(Ⅱ)用②

C．(Ⅲ)用③D．(Ⅳ)用④

E．(Ⅴ)用①AB【解析】(Ⅰ)火烧Cu2S，利用树木燃烧时产生的高温条件，加热发生反应；Cu2S＋O22Cu＋SO2，不是焦炭法。(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，适合于③。(Ⅲ)是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离。2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr，适合于③。(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中可得到六水合氯化镁晶体，再采用通电分解熔融的氯化镁的方法制取镁。MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑，符合④。火烧时，使用的树木变为木炭，MgO再与木炭反应，产生镁，属于焦炭法。C＋MgOMg↑＋CO↑，符合①。【知识归纳】1.铝热反应(1)原理：Al是还原剂，金属氧化物作氧化剂，是铝将金属氧化物中的金属置换出来的反应；实质是铝将金属离子还原为金属单质。(2)反应特点：①高温条件；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①铝热反应常用于冶炼难熔金属如V、Cr、Mn等；②焊接钢轨等。2．常见金属的冶炼原理金属冶炼原理FeFe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(高炉炼铁)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3(铝热法炼铁)金属冶炼原理CuCu2S＋O22Cu＋SO2(火法炼铜)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(湿法炼铜)MgMgO＋CMg(g)＋CO(g)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑Al2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑Na2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑4NaOH(熔融)4Na＋O2↑＋2H2O

1.阅读以下内容，回答问题。冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或H2，或CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法各有优缺点，在工业上均有应用。(1)一种无色气体A与红热的炭反应，得到另一种无色气体B，B与灼热的氧化铜反应，又得到A，则A、B分别为

(填序号)。A．O2、CO2B．O2、COC．CO2、COD．CO、CO2C(2)下列说法错误的是

(填序号)。A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等C(3)钛(Ti)有“未来钢铁”之称。工业上常以：TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2获得海绵状钛。该反应在下列哪种环境中进行

(填序号)。A．稀有气体中B．空气中C．氮气中D．CO2气体中A

2.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取氧化铝做冶炼铝的原料，提取的操作过程如图：(1)写出步骤①中发生反应的化学方程式：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O，Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。(2)写出滤液(甲)中一种溶质与过量NaOH溶液反应进入滤液(乙)所发生反应的化学方程式：AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋2H2O＋3NaCl。重要考点2海水资源的开发利用【考点释例2】海水的综合利用部分流程如下图所示：(1)粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42-及泥沙，要得到精盐，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作。其中正确的操作顺序是________。①过滤②加过量的NaOH溶液③加适量盐酸④加过量Na2CO3溶液⑤加过量BaCl2溶液A．①④②⑤③B．④①②⑤③C．②⑤④①③D．⑤②④①③(2)已知MgCl2·6H2O晶体在空气中加热时，释放部分结晶水，同时生成Mg(OH)Cl(碱式氯化镁)或生成MgO。下列是关于MgCl2·6H2O的综合利用：a．括号内应填的条件为_____________________________________________。b．Mg(OH)2固体存在如下溶解平衡：Mg(OH)2(s)Mg2＋＋2OH－。向体系中加入(至少填两种不同类别的物质)__________________，有利于Mg(OH)2溶解。(3)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。_____________________________________________。

【解析】(1)考查有关粗盐提纯的知识点。(2)a.在干燥的HCl气流中加热，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2·6H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCl2。b．加入酸性物质都可以。酸类：HCl、H2SO4、HNO3等；强酸弱碱盐：CuSO4、FeCl3等；铵盐类：CH3COONH4、NH4Cl等(只要写出两类即可)。(3)由于Mg(OH)2难溶于水，Ca(OH)2微溶于水，故要除去Mg(OH)2中的Ca(OH)2，需要加入试剂使Ca(OH)2转化为易溶于水的物质，从而达到除去杂质Ca(OH)2的目的，可以选可溶性镁盐，如MgCl2，Mg(NO3)2等。【答案】(1)CD

(2)a.在干燥的HCl气流中加热b．HCl或者FeCl3、NH4Cl等(3)加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤

1.向淀粉溶液中加入少量稀H2SO4，加热使淀粉发生了水解。为测定水解程度，需加入下列试剂中的()①NaOH溶液②银氨溶液③新制Cu(OH)2悬浊液④碘水⑤BaCl2溶液A．①⑤B．①③④C．②④D．②③④B【知识归纳】1.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，然后蒸汽冷凝得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、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到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阴、阳离子得到去离子水的方法2.海水中镁的提取(1)流程(2)有关反应的化学方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O↑MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑3．海水提溴(1)工艺流程：(2)原理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的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl。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溶液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。

1.从海水中提取单质镁，下列途径正确的是()C2.海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘