金属矿物海水资源的开发利用（精讲）高一化学精讲精练（人教版2019）

8.1.1金属矿物、海水资源的开发利用【学科核心素养】1.理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养“证据推理与模型认知”能力。2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养“宏观辨识与变化观念”。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，培养“科学探究”精神，增强社会责任感。【知识讲解】一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形态：游离态和化合态2．金属冶炼的一般原理(1)基本原理：将金属元素从其化合物中还原出来。(2)表示方法：Mn＋＋ne－=M。3．金属冶炼的一般方法(1)依据：金属活泼性不同，将其由化合态还原为游离态的难易程度不同。(2)写出用下列方法冶炼金属的化学方程式①热分解法：加热分解HgO：2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑加热分解Ag2O：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑②热还原法：H2还原CuO：CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O高炉炼铁：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2铝热反应：2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋Al2O3③电解法：冶炼钠：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑冶炼镁：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑冶炼铝：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解),\s\do5(冰晶石))4Al＋3O2↑④其他方式：湿法炼铜：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu火法炼铜：Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋SO24．合理开发和利用金属矿物资源(1)提高金属矿物的利用率。(2)开发环保高效的金属冶炼方法。(3)防止金属的腐蚀。(4)加强废旧金属的回收和再利用。(5)使用其他材料代替金属材料。二、海水资源的开发利用1．海水水资源的开发利用(1)海洋约占地球表面积的71%，海水中水的储量约占地球总水量的97%，约1.3×1018t。(2)海水水资源的利用①海水淡化三种方法的原理：方法原理蒸馏法将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水电渗析法在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的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②海水的蒸馏a．主要仪器：A：冷凝管，B：蒸馏烧瓶，C：锥形瓶。b．冷凝水的流向：a口进，b口出。c．B中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。2．海水中提取物质及综合利用氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑制钠和氯气：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑制盐酸：H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(点燃))2HCl制漂白剂(84)：2NaOH＋Cl2=NaCl＋NaClO＋H2O3.海水中提取溴（1）实验流程图（2）实验原理2Br—+Cl2=2Cl—+Br2、SO2+Br2+2H2O=2HCl+H2SO44.海水提镁分解贝壳制取氢氧化钙CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋H2O=Ca(OH)2沉淀镁离子Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓制备氯化镁Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2O制取金属镁MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑【随堂检测】1．冶炼不同的金属常会采用不同的方法，这些方法主要依据的是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．金属熔点的高低 D．金属正离子得电子的能力【答案】D【解析】冶炼不同的金属常会采用不同的方法主要取决于金属正离子得电子的能力，金属性越强，金属阳离子越难得到电子，越难被还原，金属性越弱，金属阳离子越易得到电子，越易被还原即活泼性比锌强的金属用电解法，锌和铜之间的用热还原法，活泼性比铜弱的金属用热分解法，故D符合题意。综上所述，答案为D。2．下列有关合金的说法正确的是A．硬币的材质属于合金 B．常见合金的硬度比其成分金属的小C．生铁可以完全溶解在足量的盐酸中 D．钛铁合金中铁显负价、钛显正价【答案】A【解析】A．硬币的材质属于合金，A正确；B．常见合金的硬度比其成分金属的大，B错误；C．生铁是铁碳合金，碳不能与盐酸反应，C错误；D．合金中各成分以单质的形式存在，D错误；故选A。3．化学与生产、生活息息相关，下列说法错误的是A．钛合金可以用于制造飞机B．2B铅笔芯的主要成分是二氧化铅C．碳纳米材料中的石墨烯、富勒烯(C60)属于同素异形体D．普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙【答案】B【解析】A．钛合金的耐高温、硬度大、抗腐蚀性强，可以用于制造飞机，A项正确；B．铅笔芯中不含有二氧化铅，B项错误；C．石墨烯、富勒烯是同种元素组成的不同单质，属于同素异形体，C项正确；D．普通水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，D项正确；故选B。4．为增强口罩的密封性，均放了鼻梁条，有的鼻梁条是铝合金材质，下列关于铝合金的说法不正确的是A．铝合金属于混合物B．铝合金属于金属材料C．铝合金的熔点比金属铝低D．鼻梁条使用铝合金，是利用其密度大、抗腐蚀性好的优点【答案】D【解析】A．合金属于混合物，A项正确；B．合金属于金属材料，B项正确；C．合金的熔点比成分金属低，铝合金的熔点比金属铝低，C项正确；D．鼻梁条使用铝合金，是利用其密度小、抗腐蚀性好的优点，D项错误；答案选D。5．下列金属的冶炼方法与其他三者不同的是A．Mg B．Al C．Cu D．Na【答案】C【解析】Mg、Al、Na采用电解法进行冶炼，而Cu采用热还原法进行冶炼，故C符合题意。综上所述，答案为C。6．溴被称为海洋元素，以海水为原料制备单质溴的流程如图：下列有关说法正确的是A．在反应①、②、③中溴元素均被氧化B．富集溴元素的过程用热空气吹出溴，利用溴蒸气密度比空气小的性质C．若提取2mol的Br2，整个流程中转移电子数为12NAD．工业制溴中含有少量的氯气，可用石灰乳除去【答案】C【分析】海水先进行蒸发得到浓缩海水，浓缩海水中通入氯气反应生成低浓度溴水，用热空气吹出并用二氧化硫吸收，二氧化硫和溴水反应生成硫酸和氢溴酸，再通入氯气反应生成溴单质和盐酸。【解析】A．在反应①、③中溴元素均被氧化，反应②中溴元素被还原，故A错误；B．富集溴元素的过程用热空气吹出溴，利用溴易挥发的性质，故B错误；C．若提取2mol的Br2，在反应①中转移4mol电子，在反应②中转移4mol电子，在反应③中转移4mol电子，因此整个流程中转移电子数为12NA，故C正确；D．石灰乳既要与氯气反应也要与溴单质反应，因此工业制溴中含有少量的氯气，不能用石灰乳除去，可以用溴化钠除去少量氯气，故D错误。综上所述，答案为C。7．海洋是非常巨大的资源宝库，以下有关海洋资源开发和利用的说法，不正确的是（

）A．海水中的元素种类很多，富集程度大B．海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等C．海水中除H2O外，还含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、F等多种元素D．由于与岩石、大气和生物相互作用，海水中溶解和悬浮着大量无机物和有机物【答案】A【解析】A．海水中溶解和悬浮有大量的无机物和有机物，按含量计，水中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种超过总量的99%，其他为微量元素，70余种，总计含有80多种元素，海水中元素种类多，总储量大，富集程度低，因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题，故A错误；B．海水淡化的主要方法有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，故B正确；C．在海水中迄今已发现的化学元素达80多种。含量较高的元素除组成水的氢、氧元素外，还有氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、氟等，故C正确；D．与岩石、大气和生物相互作用，海水中溶解和悬浮有大量无机物和有机物，海水中主要的化学元素总计80多种，故D正确；答案为A。8．除去粗盐中的杂质和，过程如下：下列有关说法中，不正确的是A．试剂①②③依次加入过量的溶液B．溶解、过滤都用到玻璃棒，其作用搅拌，加速溶解：引流C．除去的主要反应：D．向滤液中加入盐酸是为了除去过量的氢氧化钠和碳酸钠【答案】A【分析】由实验流程可知，粗盐溶解后，先加NaOH除去MgCl2，再加BaCl2除去Na2SO4，然后加Na2CO3除去CaCl2及过量的BaCl2，且Na2CO3一定在BaCl2之后，过滤后，滤液中加浓盐酸，最后蒸发结晶得到NaCl固体，以此来解答。【解析】A．碳酸钠一定在氯化钡之后，可除去过量的钡离子，则试剂①、②、③分别是NaOH、BaCl2、Na2CO3，或BaCl2、NaOH、Na2CO3，故A错误；B．溶解、过滤都用到玻璃棒，其作用是：搅拌，加速溶解；引流，故B正确；C．加Na2CO3除去CaCl2，则除去Ca2+的主要反应：，故C正确；D．加入的除杂试剂都是过量的，向滤液中加入盐酸是为了除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，故D正确；故选A。9．目前电动车、手机等使用的新型电池——锂电池，是一种高效、环保电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是A．电解法 B．高温还原法 C．热分解法 D．铝热还原法【答案】A【解析】常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，活泼金属Na、Mg、Al等用电解法冶炼，锂的金属性介于钠和镁之间，应用电解法冶炼。故选A。10．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。如图表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，主要取决于A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性强弱【答案】D【解析】在金属活动性顺序中，越靠后的金属出现的年代越早，越靠前的金属出现的越晚，说明金属越活泼，越难冶炼，故选D。11．下列我国古代的技术应用中，其工作原理不涉及化学反应的是A．火药使用B．明矾净水C．转轮排字D．铁的冶炼【答案】C【解析】A．火药是硝酸钾、碳、硫反应生成二氧化碳、硫化钾、氮气，涉及化学反应，故A不符合题意；B．明矾净水的原理是铝离子水解生成具有吸附性的氢氧化铝胶体，能吸附水中的固体悬浮物并使之沉降，涉及化学反应，故B不符合题意；C．转轮排字，不涉及化学反应，故C符合题意；D．铁的冶炼过程中，铁的氧化物和碳或CO反应生成铁，涉及化学反应，故D不符合题意；故选C。12．下列关于合金的说法中，正确的是A．在我国最早使用的合金是钢 B．稀土金属可以用于生产合金C．合金的熔点一定比各成分金属的低 D．钢是含碳量高于生铁的铁碳合金【答案】B【解析】A．在我国最早使用的合金是铜合金，即青铜，A错误；B．稀土金属可以改善合金的性能，可以用作生产合金，B正确；C．一般情况下，合金的熔点比其成分金属的低，但不一定比成分金属低，C错误；D．钢中含碳量比生铁低，D错误；选项是B。13．2022年世界杯在卡塔尔举行，其比赛使用的足球门采用的是一种合金材料，下列关于合金的叙述，错误的是A．通过增加原子层之间的相对滑动难度，使合金的硬度变大B．储氢合金是一类能大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料C．我国最早使用的合金是钢D．硬铝具有强度高、密度小、抗腐蚀能力强等优点，常用于制造飞机外壳【答案】C【解析】A．合金的硬度大于纯金属的硬度，如不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合金的硬度变大，选项A正确；B．储氢合金是一类能够大量吸收氢气，并与氢气结合成金属氢化物的材料，如镧镍合金，它吸收氢气可结合成金属氢化物，选项B正确；C．铜的活泼性较差，比较容易冶炼，我国最早使用的合金是青铜，选项C错误；D．硬铝属于铝合金，制造飞机和宇宙飞船的料是因为有密度较小、强度较大、耐腐蚀性较强等特点，选项D正确；答案选C。14．2022年10月31日15时37分，中国空间站梦天实验舱在海南文昌航天发射场由长征五号B运载火箭发射升空。中科院金属所钛合金氢泵涡轮、高温合金管材和锻件、镁合金表面处理技术应用于此次梦天实验舱任务中。下列关于合金的说法中错误的是A．合金具有许多优良的物理、化学和机械性能B．一般来说，合金的熔点比它的成分金属的低C．储氢合金利用金属对氢气的物理吸附来达到储存氢气的目的D．在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能【答案】C【解析】A．之所以把金属制造为合金，就是因为合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，A正确；B．一般而言，合金熔点比它的成分金属都要低，B正确；C．储氢合金利用金属与氢气反应生成金属氢化物，以此来达到储存氢气的目的，这个过程发生了化学反应，C错误；D．在合金中加入适量稀土金属，能极大改善合金的性能，因而稀土元素又被称为冶金工业的“维生素”，D正确；故选C。15．社会的进步与时代的发展充满了人类智慧的结晶。下列有关说法中错误的是A．合金为纯净物，具有许多优良的物理、化学或机械性能B．不锈钢是最常见的一种合金钢，不容易生锈。C．商朝的“后母戊鼎”是我国较早使用的铜制品之一D．近年来，人们又设计和合成了许多新型合金。如储氢合金、钛合金等【答案】A【解析】A．合金是混合物，具有许多优良的物理、化学或机械性能，A错误；B．不锈钢是最常见的一种合金钢且不容易生锈，B正确；C．后母戊鼎是我国较早使用的铜制品之一，C正确；D．随着社会的发展，人们设计和合成了许多新型合金，如储氢合金、钛合金等，D正确；故答案选A。16．家庭厨卫管道的固体疏通剂的主要成分含有NaOH和铝粉，下列说法正确的是A．NaOH可用作治疗胃酸过多的中和剂B．铝在空气中不易生锈，是由于铝为不活泼金属C．在一定条件下，铝粉与氧化铁粉末可发生置换反应D．将该固体疏通剂投入足量的水中，每转移0.3mol电子，同时生成3.36L气体【答案】C【解析】A．NaOH碱性很强，因此NaOH不可用作治疗胃酸过多的中和剂，常用氢氧化铝或碳酸氢钠治疗胃酸过多，故A错误；B．铝为活泼金属，易被氧化生成致密氧化膜，因此铝在空气中不易生锈，故B错误；C．铝粉与氧化铁粉末在高温下发生铝热反应，该反应也是置换反应，故C正确；D．将该固体疏通剂投入足量的水中，根据2Al～3H2～6mole－，则每转移0.3mol电子，生成0.15mol氢气，在标准状况下为3.36L气体，该选项缺少标准状况下，故D错误。综上所述，答案为C。17．下列关于金属冶炼的说法中，正确的是A．金属冶炼的本质是将化合态的金属元素还原为金属单质的过程B．锈蚀后的铁制品没有回收冶炼价值C．像钾、钠等活泼金属可以通过热分解法来冶炼D．金属的冶炼方法与金属离子的氧化性无关【答案】A【解析】A．金属冶炼的本质将金属阳离子变为金属单质即将化合态的金属元素还原为金属单质的过程，故A正确；B．锈蚀后的铁制品也可以将化合态的金属元素变为单质，因此有回收冶炼价值，故B错误；C．像钾、钠等活泼金属可以通过电解法来冶炼，故C错误；D．金属的冶炼方法与金属离子的氧化性有关，金属离子氧化性越强，其冶炼方法越简单，比如氧化银采用热分解法，金属离子氧化性越弱，其冶炼方法越难，比如电解熔融氯化钠得到钠，故D错误。综上所述，答案为A。18．下列说法不正确的是A．通过电解熔融氧化铝的方法冶炼铝B．SiO2是制光导纤维的主要原料C．硅酸可由SiO2直接制得D．SiO2是酸性氧化物，一定条件下可与碱性氧化物或碱反应【答案】C【解析】A．Al是较活泼的金属，工业上通过电解熔融氧化铝的方法冶炼铝，A正确；B．二氧化硅可以用制作光导纤维，B正确；C．二氧化硅是酸性氧化物，但不能与水反应生成硅酸，C不正确；D．SiO2是酸性氧化物，一定条件下可与碱性氧化物或碱反应，例如二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，在加热的条件下与生石灰反应生成硅酸钙，D正确；故选C。19．工业上用活性炭吸附法来处理海带提碘后的废水制取I2，其流程如图：下列说法错误的是A．NaNO2在反应过程中做氧化剂B．活性炭吸附是为了净化水溶液C．I2与(浓、热)反应的化学方程式：D．热空气能吹出I2，是因为I2在水中溶解度小、易升华【答案】B【解析】A．NaN