《依法行使权利》课件-人部编版高道德与法治2

第四章化学与自然资源的开发利用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

三维目标知识与技能1．了解化学方法在金属矿物开发(主要是金属冶炼)及海水资源开发中的作用2．学生在掌握金属冶炼的一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法(重点)过程与方法1．通过铝热反应的实验，理解热还原法冶炼金属的原理2．通过比较各种金属的活泼性，得到金属冶炼的规律

情感、态度与价值观通过合作实验学会尊重他人，增强与人合作的意识和能力第四章化学与自然资源的开发利用知识与技能1．了解化学方法在1

思维激活

早在使用铜、铁之前，人们就开始使用黄金和白银作为装饰物和货币；在历史上，“青铜器时代”早于“铁器时代”，而铝制品近百年才大量使用，这些事实说明了什么？与金属的活泼性和冶炼的难易有什么联系呢？

自学导引

一、金属的存在金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是游离态，一种是化合态，其中除了金、铂等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以化合态存在于自然界。思维激活2

二、金属冶炼的方法一般金属的获得都需要从化合态还原为游离态，这个过程称为金属的冶炼。根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同，对一些不活泼金属可以直接通过加热分解的方法获得。如2HgO2Hg＋O2↑、2AgO2Ag＋O2↑。而钾、钙、钠、镁、铝等极活泼的金属一般是用电解法获得。如，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)

Mg＋Cl2↑、2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。而活泼性介于锌和铜之间的金属一般都采用还原剂加热还原法进行冶炼。所谓热还原法是指在加热条件下，利用还原剂(常用的还原剂有焦炭、氢气、一氧化碳及活泼金属铝等)将金属从矿物中还原出来的方法。如用H2还原氧化铜(H2＋CuOCu＋H2O)、用CO还原Fe2O3等。二、金属冶炼的方法3

思考题1

在冶金工业中，下列各组金属均不能用通常的化学还原剂还原制得的是(

)

A．Na、Mg、Fe

B．K、Fe、Cu

C．Fe、Cu、Ag

D．Na、Ca、Al

答案

D

三、铝热反应操作将氧化铁粉末和铝粉均匀混合后放入纸漏斗中，在混合物上面加少量KClO3固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条并点燃。该反应放出大量的热，发出耀眼的光，产生大量的烟，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。思考题1在冶金工业中，下列各组金属均不能用通常的化学还4

四、金属的回收和资源保护

1．废旧金属的最好处理方法是回收利用。

2．回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境并缓解资源短缺的矛盾。

思考题2

目前，工业上冶炼铝常采用的方法是(

)

A．CO或氢气还原法

B．铝热反应法

C．电解法

D．热分解法

答案

C四、金属的回收和资源保护5

名师解惑

一、金属的化学性质

1．大多数金属与许多非金属单质能在一定条件下反应，如：

2Fe＋3Cl22FeCl3

2．部分与非氧化性的酸反应，生成盐和H2，如：

Fe＋H2SO4(稀)＝FeSO4＋H2↑

3．部分与水在常温或加热的条件下反应，如：

2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑

3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2

4．与其他金属的盐溶液反应，如：

Cu＋2AgNO3＝Cu(NO3)2＋2Ag名师解惑6

二、金属的冶炼原理及方法

1．原理用还原法把化合态的金属还原成游离态的金属：Mn＋＋ne－→M

2．金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(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富集法还原剂或特殊措施强大电流提供电子H2、CO、C、Al等加热加热物理方法或化学方法二、金属的冶炼原理及方法金属的活K、Ca、Na、Zn、F7

[特别提醒]

用电解法冶炼较活泼金属时，电解的是熔融的金属化合物，而不是金属化合物的水溶液。因为在其水溶液中，阴极放电的是H＋，而不是金属阳离子，故得不到金属单质。

三、铝热反应

1．铝热反应是指金属铝与某些金属氧化物的混合物在高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属单质的过程。实质是用较活泼的还原剂铝，把活泼性相对较弱的金属从其氧化物中还原出来。

2．铝热反应实验中，镁和KClO3的作用是为铝热反应提供引发反应所需的高温，但该反应属放热反应且放出大量的热，能使生成的金属熔化为液态。铝热反应可应用于冶炼一些高熔点金属，如铁、锰、钒等。[特别提醒]8

典例导析

知识点1：金属冶炼方法的选择

例1

我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭的混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是(

)

A．焦炭还原法 B．湿法炼铜

C．铝热还原法 D．电解冶炼法

解析

孔雀石受热发生分解反应生成了氧化铜、CO2和H2O，生成的氧化铜被混合物中的焦炭还原成单质铜。

答案

A

跟踪练习1

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

答案

D典例导析9

知识点2：铝热反应原理的应用

例2

用铝热法还原下列化合物，制得金属各1mol，消耗铝最少的是(

)

A．MnO2

B．WO3

C．Fe3O4

D．Cr2O3

解析制备1mol金属，根据氧化还原反应中得失电子数相等的原理，金属离子得电子数越多，需要铝的质量越大。而生成1mol金属，该金属在化合物中化合价越高，则消耗铝越多；反之则越少。在这四种化合物中只有C选项中Fe的化合价最低，故选C。

答案

C知识点2：铝热反应原理的应用10

跟踪练习2

为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验：

(1)若取ag样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体(标准状况下，下同)体积为bL。反应的化学方程式是_____________________，样品中铝的质量是________。

(2)若取ag样品将其引燃，其实验操作是____________，该反应的化学方程式是____________________________。若样品恰好完全反应，则氧化铁和铝的质量之比为______。

(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为cL,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b＝___。

答案

(1)2Al＋2NaOH＋2H2O＝2NaAlO2＋3H2↑；g

(2)在混合物上加少量氯酸钾，并插上镁条将其点燃；2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3；80∶27

(3)2∶3跟踪练习2为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进11第2课时海水资源的开发利用

三维目标知识与技能1．学会用化学方法对海水资源进行开发利用，特别是在提取溴、碘、镁中的应用2．认识化学在海水资源综合开发利用方面的重要价值过程与方法1．通过模拟海水淡化实验，学会应用蒸馏法分离物质2．通过海水中氯化钠的提取和应用，理解海水综合利用的重要性情感、态度与价值观懂得海洋是一个宝藏，但它需要我们合理地进行开发利用，培养珍惜资源的价值观第2课时海水资源的开发利用知识与技能1．学会用化学方法对海12

思维激活

海洋，这个生命的摇篮，它是一个取之不尽的大宝藏，也将是生命的乐园。那么我们怎么去开发海洋资源呢？如何将海洋资源进行可持续的开发和利用呢？思维激活13___________________________________________________。2．部分与非氧化性的酸反应，生成盐和H2，如：根据金属元素活泼性的不同，金属冶炼的方法也各不相同，对一些不活泼金属可以直接通过加热分解的方法获得。A．焦炭还原法 B．湿法炼铜(2)写出③④⑤的化学方程式：2．学生在掌握金属冶炼的一般原理的基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法(重点)(5)若馏分在冷凝管里用自来水冷却，则自来水要从冷凝管的下口进、上口出。第一节开发利用金属矿物和海水资源(可能用到的相对原子质量：H1O16Na23Cl35.(3)I－与H2O2在酸性条件下的反应，可由氧化还原反应规律，再结合电荷守恒来书写。2．海水中镁的提取2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑2．金属冶炼方法的选择与金属活泼性的关系懂得海洋是一个宝藏，但它需要我们合理地进行开发利用，培养珍惜资源的价值观根据上述流程图，回答下列问题：一、海水化学资源的综合利用Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4(5)海洋中的新型能源：潮汐能、波浪能。2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑金属在自然界中的存在主要有两种形式，一种是游离态，一种是化合态，其中除了金、铂等极少数金属外，其他绝大多数金属都是以化合态存在于自然界。

自学导引

一、海水中水资源的利用

海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占全球总水量的97%。海水中水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却。

上图是实验室模拟蒸馏法淡化海水的装置图，该装置中所用的玻璃仪器有酒精灯、圆底烧瓶、冷凝管、牛角管(或接液管、接受器)、锥形瓶。在冷凝管中通入冷却水一般是从下口进水、上口出水。______________________________14

二、海水淡化

1．途径：通过从海水中提取淡水或把海水中的盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。

2．方法：海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法淡化海水的历史最久，技术和工艺比较成熟，但成本较高。

3．方向：海水淡化与化工生产、能源技术相结合，成为海水综合利用的重要方向。

思考题1

水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是(

)

A．蒸馏法是海水淡化的方法之一

B．淡水的密度小于海水的密度

C．融化的雪水中矿物质含量比深井水少

D．蒸馏法是化学变化

答案

D二、海水淡化15

三、海水化学资源的开发

1．海水化学资源的特点

(1)多样性：由于与岩石、大气、生物的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物，按含量计，海水中的H、O两种元素，加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等11种元素的含量超过海水总量的99%，其他为微量元素，总计有80多种元素。

(2)分散性：虽然海水中元素种类很多，总储量很大，但许多元素的浓度(或富集程度)却很低。

2．从海水中获得的产品及其用途

(1)食盐：除食用外，还用做工业原料，如生产烧碱、纯碱、金属钠及氯气、盐酸、漂白粉等含氯化工产品。

(2)从海水中制取镁、钾、溴及其化工产品。三、海水化学资源的开发16

(3)铀和重水是核能开发中的重要原料，它们的提取对一个国家来说具有战略意义。

(4)海洋药物。

(5)海洋中的新型能源：潮汐能、波浪能。

思考题2

环境与可持续发展是现在国际的主题，合理利用海水是可持续发展的一个任务。下列对海水利用的认识错误的是(

)

A．海水中有大量人类需要的物质，人类可以无限制地开发利用海水中的物质，以满足资源短缺的问题

B．海水可以成为廉价的能源基地，但不能开发过度，要适度使用和开发

C．可以用太阳能电解海水以获取氢能源

D．人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡

答案

A(3)铀和重水是核能开发中的重要原料，它们的提取对一个国17

名师解惑

一、海水化学资源的综合利用

1．以海水中NaCl为原料的相关化工产品主要流程：名师解惑18有关反应的化学方程式：

2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑

4Na＋TiCl4(熔融)＝4NaCl＋Ti

2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑有关反应的化学方程式：19

2．海水中镁的提取主要流程：有关反应的化学方程式：

MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2MgO＋H2O

Mg(OH)2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O

MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑2．海水中镁的提取20

3．海水中溴的提取主要流程：

有关反应的化学方程式：

Cl2＋2NaBr＝2NaCl＋Br2

Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4

2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br23．海水中溴的提取21

4．海带中碘的提取主要流程：

有关反应的离子方程式：

Cl2＋2I－＝I2＋2Cl－或H2O2＋2I－＋2H＋＝I2＋2H2O4．海带中碘的提取22

二、蒸馏问题蒸馏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：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝管、接液管、锥形瓶。

2．装置图(如下图)。二、蒸馏问题23

3．注意事项：

(1)蒸馏烧瓶须垫石棉网加热或水浴加热(防止温度过高且能使溶液受热均匀)。

(2)蒸馏烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的。

(3)须向蒸馏烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，以防液体暴沸。

(4)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放在蒸馏烧瓶的支管口处。

(5)若馏分在冷凝管里用自来水冷却，则自来水要从冷凝管的下口进、上口出。3．注意事项：24

典例导析

知识点1：海水资源的开发与应用

例1

海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。

(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表的第________周期。

(2)工业上利用电解饱和食盐水的方法，可制得重要的化工产品。反应的化学方程式为食盐＋H2ONaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是________。利用电解所得的气体制36.5%的浓盐酸1000t，最少需消耗食盐______t。(可能用到的相对原子质量：H1

O16

Na23

Cl35.5)典例导析25

(3)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫的废气并回收二氧化硫的方法。该方法的流程如下：

请写出反应②、④的化学方程式：_______________________、_______________________。(3)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环26

解析

(1)氯化钠中的金属元素为钠，它应位于元素周期表的第三周期。

(2)食盐的化学式即NaCl，要制36.5%的浓盐酸1000t，所消耗的食盐应为×58.5g·mol－1＝585t。

(3)由图示给出的反应物和生成物，不难写出反应②的化学方程式为NaOH＋SO2＝NaHSO3，反应④的化学方程式为NaHSO3＋HCl＝NaCl＋H2O＋SO2↑。

答案

(1)三

(2)NaCl；585

(3)NaOH＋SO2＝NaHSO3；NaHSO3＋HCl＝NaCl＋H2O＋SO2↑解析(1)氯化钠中的金属元素为钠，它应位于元素周期表的27

跟踪练习1

我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务。下图所示是海水综合利用的一个方面：

根据上述流程图，回答下列问题：

(1)写出①②两步加入的试剂和有关反应的离子方程式：_________________________、________________________。

(2)写出③④⑤的化学方程式：_________________________、________________________、______________________________________。跟踪练习1我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当28

答案

(1)①步的试剂是石灰乳：

Mg2＋＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋Ca2＋；

②步的试剂是氯气：

2Br－＋Cl2＝

2Cl－＋Br2

(2)③Mg(OH)2＋2HCl＝

MgCl2＋2H2O

④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑

⑤2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑答案(1)①步的试剂是石灰乳：29

知识点2：海带中碘单质提取实验的考查

例2

海带中含有丰富的碘，为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：知识点2：海带中碘单质提取实验的考查30

请填写下列空白：

(1)步骤①中灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是______________。

(2)步骤③的实验操作名称是______________；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是______________。

(3)步骤④反应的离子方程式是________________________________________________。

(4)步骤⑤中，某同学选择用苯来提取碘的理由是_________________