2026高中化学人教版必修第二册讲义 第八章 第一节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用（含答案）

第1课时金属矿物、海水资源的开发利用

学习目标

1.以金属矿物、海水资源的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。

2.能从化学的角度分析自然资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价。

知识点一金属矿物的乔丽用

1.金属元素在自然界中的存在形态

.一极少数・游离态形式存在，如金、旬等

厘绝大多数.说形式存在一

2.金属的冶炼

（1）概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来,用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金

属的冶炼。

（2）原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子,从而获得

金属单质，即

3.金属的冶炼方法

（1）金属活泼性与冶炼方法的关系如下：

KCaNaMgAlZnFcSnPbCuHgAgPlAu

一^—电解法一工一热还原法一I*热分工其他厂

解法方法

（2）金属的冶炼方法

冶炼方法冶炼原理及相应反应方程式

热分解法分解HgO2HgO=2Hg+Q?t

电解

冶炼钠2NaCl（熔融）-----2Na+Cl2T

电解

电解法冶炼镁MgCl?（熔融）-----Mg+Cbf

电解

冶炼铝

2A12O3（熔融）冰晶石4A1+3O力

高炉炼铁,高温

Fe;O3+3CO--2-F-e+3CO2

热还原法

铝热法炼铁高富4bo?+2Fe

2Al+Fe2O3一

湿法炼铜Fe+C11SO4---FCSO4+Cu

其他方法

火法炼铜与温

CU2S4-O2---2CU+SO2

【思考】人类使用金属的年代先后顺序与金属的活泼性有什么关系？

提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要

求越高，在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早。

【教材搀掘】

1.结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCb而不是MgO?为什么冶炼铝时，选择

AI2O3而不是A103?

物质MgOAI2O3MgChAICI3

熔点/℃28522054714190（以分子步式存在）

沸点/C360029801412180

提示：从表中可以发现，MgO熔点比MgCL的高，耗能多；A1C13的沸点比熔点低，易升华，是共价化合物，熔融

状态下不导电。

2.铝热反应的原理是Fe2O3+2Al-^-2Fe+AI2O3,可以用如图所示装置进行演示：

可以观察到的现象有：①镁条剧烈燃烧；②氧化铁和铝粉发生剧烈反应；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，有熔融物落入细沙中，冷却后可被磁铁吸附。

（1）根据该实验能得出什么结论？

提示：在高温下，A1与氏2。3发生反应生成单质铁，放出大量的热。

（2）该实验中，Mg条和氯酸钾的作，书分别是什么？

提示：Mg条燃烧，提供能量，作为引发剂，KC1O3是助燃剂。

（3）利用铝热反应，铝也可以将Cr置换出来（反应物是CnO3）。写出该反应的化学方程式。

高温

提示：2A1+0203=AbO3+2Cr。

4.金属矿物资源的开发和利用措施

（1）揭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。

【思考】计算表明，从铝土矿生产1mol铝消耗的电能至少为1.8X101,回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得

到铝相比，前者的能耗仅为后者的3%〜5%。通过对上述数据的分析和比较，你想到了什么？

提示：（1）从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，加强废旧金属的回收和再利

用是合理利用金属资源的重要途径。

（2）实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃

物，因此必须考虑废弃物的处理对环毙的影响，走可持续发展道路。

»对点训练

1.正误判断（正确的打“▽：错误的打“X”）。

（1）利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应。（T）

（2）越活泼的金属元素，人类利用的越晚。（"）

（3）用热还原法冶炼金属时，可以用Hz将Mg从其化合物中还原Hl来。（X）

（4）可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠。（X）

（5）可以通过电解熔融的MgO和AlCh来制备金属Mg、Al。（X）

2.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是（）

A.用电解法制取金属钠：2NaCl（熔融）*曳^Na+Cl2T

B.用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5+10Al-^-6V+5Al2O3

C.用％作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O+H2^-2Ag+H2O

高温

D.用活泼金属Na为还原剂冶炼Ti：4Na十TiCL（熔融）-----Ti+4NaCl

解析：C银是不活泼的金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag。

高温

3.关于铝热反应：2Al+Fe2O3--Al2O3+2Fc,请回答：

（1）该反应中还原剂是3,该反应可用于焊接钢轨、

（2）该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：2,该反应中冶炼1molFe转移3mol电子。

解析：（1）该反应中AI失去电子被氧化，是还原剂；该反应可以月来焊接钢轨。

（2）82O3中Fe呈+3价，FezO3得到电子被还原，Fc是还原产物，铝失去电子被氧化，用式力是氧化产物，氧化

产物与还原产物的物质的量之比为1：2,冶炼1molFe转移3mol电子。

归纳总结

1.金属活泼性顺序与金属冶炼方法的关系

金属冶炼方法电解法热还原法热分解法富集法

KCaNaZnFeSn

活泼性顺序HgAgPtAu

MgAlPbCu

方法选单质还原性强一►弱

择原因阳离子氧化性弱一强

直流电强制提供电4、CO、C、人1等（△物理富集（或化学方

还原先或特殊措施加热

子或高温）法）

2.金属单质失电子能力依次减弱，金属阳离子得电子能力依次增强。

知识点二海水资源的开发利用

1.海水中的水资源

（1）储量：海水中水的储量约占地球上总水量的

（2）海水中水资源的利用

(3)海水的蒸储

①主要仪器：A直形冷凝管

②冷却水的流向：a口进,b口出。

③B中加入碎瓷片的片的是.防止液体暴沸。

2.海水中的化学斐源

(I)海水中化学资源的特点

含量最多的H、0两种元素，加上CKNa、Me、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其

多样性

总含量超过99%,其他兀素为微量

分散性虽然海水中元素的种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度却很低

(2)海水化学资源的开发利用

①海水制盐

把海水引到盐滩上，利用口光和风力使水分蒸发，得到氯化钠。氯化钠除供食用外，还作为化工原料用于生产_

烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。

a.氯碱工业：电解饱和食盐水，可生产氢氧化钠、氢气和氯气。

电解

化学方程式：2NaCl+2H2。----2NaOH+H2f+CI2t(>

电解

b.制钠和氯气：2NaCl(熔融)------2Na+Qd。

c.制盐酸：H2+CI24里-2HCI。

d.制纯碱：NaCI+CO2+H2O+NH3==NH4Cl+NaHCO31；ZNaHCO/NazCOa+CChT+Hq。

②制取其他化工产品

从海水中制取镁、钾、澳及其他化工产品。

3.海水的综合利用

(1)海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已经成为海水综合利用的重要方向。海水综合利用的示意图如图所

/Ko

,CMJ

火电厂、核电厂

(2)海水中其他资源的开发利用

①获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。

②开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。

【思考】如图为海水提镁的工艺流程，写出下列步骤中的化学（或离子）方程式。

页舟等毓钙冉（氢氧化钙」②

区水氯化镁｝------国度

熔融④|电解［盐阚

言西--------

①分解贝壳（主要成分是CaCCh）、制备Ca（OH）2：

②沉淀Mg2+：（离子方程式）。

③制备MgCL：o

④制取Mg：。

提示：©CaCO3-^-CaO+CO2t>CaO+H2O=Ca（OH）2

@Mg2++2OH-=Mg(OH)21

③Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O

电解

@MgCl2(熔融)----Mg+ChT

【教材搀掘】

海水提滨工艺流程如图所示:

域和氯气X

1J-水浪的蒸气

吹

冷

吸设

出

疑

收备

器

塔

海水Y

t塔

的浜化公延气和

溶液水蒸气

请思考下列问题：

（1）海水中加氯气的目的是什么？写出有关离子方程式。

--

提示：C12氧化Br-生成B「2，C12+2Br=Br2+2CIo

（2）X是什么物质？目的是什么？写出有关离子方程式。

提示：X是SO2，目的是还原Bn进而吸收Brz生成HBr,使溪得到富集；离子方程式为Br2+SO2+2H2（）=2Br

+S0:+4H'

（3）Y是什么？目的是什么？

提示：Y是蒸储塔，目的是蒸馅出Bn。

》对点训练J

1.正误判断（正确的打“4”，错误的打“X”）。

（1）海洋约占地球表面积的71%,因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约。（X）

（2）海水中含量最多的两种元素为Na元素和CI元素。（X）

（3）海水中各种化学资源的开发过程中，都必须发生化学反应。（X）

（4）蒸锵操作时•，温度计水银球的位置应在蒸锚烧瓶支管口处，测量蒸气的温度。（7）

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()

将海带灼烧成灰

解析：D灼烧海带应使用培埸，A错误；过滤时应用玻璃棒引流，B错误；苯的密度比水的小,12的苯层在上

层，应从分液漏斗上口倒出，C错误。

3.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()

ICU

:海水丁^苦卤(含K，、Mg?'B包

:粗板lj£)筌IC、”等卜面颈

""""*

Mg(OH)^

A.上述过程涉及氧化还原反应

B.可以采用蒸储法从海水中获得淡水

C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂

D.富集浪一般先用空气和水蒸气吹出单质湿，再用SO?将其还原吸收

解析：C由于Ca(OH)2比NaOH便宜，工业生产中常选用Ca(0H)2作为沉淀剂，C错误。

归纳总结

1.海水中提取漠

(1)流程

SO2吸＞*攵

厢展当1由决水混手薪造筑号

分离我化一

____________

(2)主要过程及反应原理

浓缩〉；海水晒盐水海水淡化的过程中副产物Br廨到浓缩］

向浓缩的海水中通入Cl?,将氧化成B%离子方

程式为CL+2B「^=Br2+2Cr

_L利用澳的挥发性,通入热空气和水蒸气•吹出的洪

密集厂蒸气用SO2吸收，离子方程式为Br2+SO2+2H2O

4H*+2Br+SOV

用将氧化得到产品淡的化学方程式为

〔提四C%HBr

2HBr+Cl22HCI+Br2

2.海带中提取碘

（1）流程

任沟帝赍沟萩着碎或登（含「的溶液止空口

晶体不典卜WI碘的有机溶液｝,:含\的溶液卜~

（2）通入CL的反应原理

发生反应的离子方程式：Q2+2「=L+2C「。

3.海水提镁

(1)工艺流程

贝壳胃烧》(CaO户

:海汞RA〔沉I池;过■tMg(oH)r)-

jMg^l；&解MgC^p^MgJ•6HQ盐酸:运箜

晶体

___________________:(盐酸I

(2)主要的化学反应原理

CaCCh%CaO+CO2T

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2+MgCI2^Mg(OH)2+CaCL

Mg(OH)2+2HCI=^MgCl2+2H2O

电解

MgCh(熔融)=Mg+Cl2t

至随堂演练

1.海水是巨大的资源宝库。如图表示以海水为基本原料的相关工业，其中不符合实际情况的是（）

［滨F业］

（镁工＜1|*~~（^^）~^*｛制松HA）

钢铁‘工业I

解析：D海水中含有Cl、Na、K、Mg、Ca、Br、B等元素，通过富集可以制取镁、食盐、单质溪等。海水中铁

的含量很低，工业生产不以海水为原料制备钢铁。

2.蒸储是一种常用的分离、提纯操作，下列有关叙述不正确的是（）

A.蒸储完毕后，应先停止加热，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸储装置

B.蒸储时的接收装置如图乙）

C.冷却水应该从冷凝管的下口进水上口出水

D.做蒸询实验时，在蒸储烧瓶中应加入沸石，以防暴沸，如果在沸腾前发现忘记加沸石，应立即停止加热，冷却

后补加

解析：B蒸用完毕后，应先熄灭酒精灯停止加热，由于此时装置内还有一定量的蒸气，因此要继续通冷却水，待

装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸偷装置，A正确；蒸偏时，接箍分的锥形瓶不能用塞子密封，否则液体无法正

常流下，B错误。

3.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是（）

选项冶炼原理方法

热分解法

A2HgO=2Hg+O2t

电解

B电解法

2Al2。3（熔融）冰晶石4A1+302T

..,.高温.,..

CCU2S+02------2Cu+SO2热分解法

C

DF2O3+3CO-^-2Fc+3CO2热还原法

解析：CHg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，A正确；A1为活泼金

属，通常用电解熔融AI2O3的方法冶炼，B正确；Cu2S4-Or^2Cu4-SO2,该反应不属于分解反应，所以采用的不

是热分解法，C错误；高温下用CO作还原剂冶炼铁，属于热还原法，D正确。

4.海水是巨大的资源宝库，可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和浸的过程如图：

r^NaCI

通入空气吹出B1

低浓度BrJRSO冰溶液吸收

的溶液

通入年3>

含HBr等物

―胃施的溶液

（1）步骤I获得Bn的反应的离子方程式为2C厂+Br?

（2）步骤I【用SO2水溶液吸收B》使澳蒸气转化为氢澳酸以达到富集的目的,其反应的化学方程式为Bn十

SO+2H，。Hg+ZHBr。在该反应中，氧化剂是Br2（填化学式）；若反应中生成2molHBr,则消耗.

_molSO2。

(3)SO2、Cb>CbABBSO?・

解析：海水淡化可得到NaCl,电解熔融的NaCl可得到Na和Cb，利用生成的CL氧化浓缩海水中的Br一得到

Br2,发生的离子反应为C12+2BJ-Br2+2C「，然后通入空气吹出Bn，再用SO2水溶液吸收B》发生反应Br?

+SCh+2H2O=H2so4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2,反应中每生成2moiHBr,消耗1mol

S02,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cb，蒸僮即可得到Br?。通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧

化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2o

课时作业遂HI

E3S3对点练

题组一金属的冶炼

1.金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属中，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知

锂的金属性介于钠和镁之间，则浅炼金属锂应采用的方法是（）

A.电解法B.热还原法

C.热分解法D.铝热法

解析：ANa、Mg都很活泼，常用电解法冶炼，而Li的金属性介于Na与Mg之间，故Li也应采用电解法冶炼。

2.用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1u⑹，消耗铝最少的是（）

A.MnO2B.O2O3

C.WO3D.CuO

解析：D根据选项氧化物中金属元素的化合价，获得1molMn时需转移4moi电子，获得1molCr时需转移3

mol电子，获得1molW时需转移6moi电子，获得1molCu时需转移2moi电子，则消耗铝最少的是CuO。

3.下列有关金属冶炼的说法不正确的是（）

A.制Na：电解饱和NaCl溶液

B.制Mg：电解熔融MgCb

C.制Fe：用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物

D.制Cu：熬胆矶铁釜，久之亦化为铜

解析：A钠性质活泼，用电解熔融象化钠的方法制取钠，电解NaQ溶液得不到钠，A错误；因为MgO比MgCk

熔点更高，电解MgO消耗大量电能，成本较高，即采用电解熔融MgCk制取金属Mg,B正确：铁较活泼，通常

用热还原法冶炼，用CO还原铁矿石（主要成分Fe2O3）制取铁，C正确；熬胆研铁釜，久之亦化为铜，发生的反

应为铁与硫酸铜反应生成琉酸亚铁和铜，反应属于置换反应，D止确。

4.我国古典文献中有丰富的化学知识。《格古要论》云：输石，自然铜之精也。今炉甘石（主要成分ZnCCh）炼

成者，假输也。崔昉《外丹本草》云：铜一斤，炉甘石一斤，炼之成（假）输石。下列说法错误的是（）

A.假输石比输石更方便冲压成型

B.假输石的炼制过程会有气体产生

C.假输石的主要材质为合金

D.假输石的炼制过程涉及氧化还原反应

解析：A输石是纯铜，假输石是铜锌合金，合金硬度比其成分金属的大，假输石硬度大，相对不方便冲压成型，

A错误：假输石炼制过程涉及反应ZnCOsqZnO+CChJ2ZnO+C-=2Zn+CO2T等，有气体产生，B正确；假输

石是铜锌合金，主要材质为合金，C正确；假输石的炼制过程中锌元素和碳元素的化合价发生改变，涉及氧化还

原反应，D正确。

5.下列关于金属冶炼的说法中错误的是（）

A.电解法获得镁时，不可在CO2或N?中降温冷却

B.热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等

C金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得

D.回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物

解析：C镁与CO?或N?都能反应，因此电解法获得镁时，不可在C02或N?中降温冷却，A正确；热还原法常用

CO、氏、C、Al等四种还原剂，B正确；金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，金属A1通过电解熔

融氧化铝的方法获得，C错误；回收废旧金属可进行冶炼生成金属单质，也可用于制备其他化工产品，如回收

铁、铝等，D正确。

题组二海水资源的开发利用

6.许多国家十分重视海水资源的综合利用，下列物质中不需要通过化学变化就能从海水中获得的是（)

A.C12、B「2、12

B.Na、Mg、Al

C.食盐、淡水

D.NaOH、H2

解析：C选项A、B、D中的物质必须经化学变化才能从海水中获取。

7.（2025•江西宜春高一月考）工业上制备相关物质，下列涉及的反应原理及部分流程较为合理的是（）

先通CQ

A.制纯碱：饱和食盐水再通NI「NaHCO39Na2co3

B.制取镁：海水里里Mg（OH）2-^MgCL溶液士七Mg

C.制溟：浓缩海水9热空气吹出m沁吸收/型&HB「溶液四面2

D.制碘：干海带f法一浸出液碘水-1垩%,其中萃取剂可以选取乙醇

解析：C制备纯碱时，因NH3在水中的溶解度大于CO?在水中的溶解度，故先向饱和食盐水中通入NH3，再通

入CO?，A错误；应该电解熔融氯化镁制取Mg,B错误；应将干海带灼烧成灰，再加水浸泡，且乙醇能与水互

溶，不能用作萃取剂，应该选用四氯化碳等萃取剂萃取，分液后得到碘的有机溶液，D错误。

8.开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务，如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图。下列说

法正确的是（）

L（母液*吁.低浓度B&溶液；热子气一

石画沙入适量弓”1剂，燕馆（含地博物质的溶液

A.工业生产中步骤①的沉镁试剂为NaOH

B.步骤①〜⑦中有三个步骤发生氧化还原反应

C.步骤⑥中还需要SO?的参与

D.实验室中步骤⑦可以通过如图装置完成蒸储操作

解析：C从海水中提取Mg的过程中，需要将Mg?*转化为Mg（OH）2沉淀，为降低生产成本，沉镁试剂为Ca

（OH）2,A错误；步骤④⑤@⑦发生的反应为氧化还原反应，B错误；步骤⑥中用热空气将Bn吹出后，需要用

S02吸收Bn，C正确；蒸储操作中温度计水银球应该放在支管口处：D错误。

9.利用海水提取漠和镁的过程如下，下列说法不正确的是（）

热

琵

a—

l一

/

(吸

液收

塔

)2

a(OII

海C一

滤

水过匹

y

H)J

的CI

4.8L

况A4

准状

要标

至少需

Br,

1mol

提取

A.若

2

2

镁

金属

冶炼

MgCL

熔融

电解

利用

上常

B.工业

性质

发的

易挥

了澳

利用

出法

气吹

，空

过程中

浜元素

C.富集

去

液除

OH