开发利用金属矿物和海水资源).ppt

1、一、金属矿物的开发利用1金属在自然界中的存在在自然界中，除了金、铂等极少数金属外，绝大多数金属都以化合态存在。2金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中还原出来的过程。即：Mnne=M(写反应通式)。,3金属冶炼的方法(1)热分解法用加热分解氧化物的方法可制取Hg、Ag，化学方程式分别为：,(3)电解法适用于金属活动性很强的金属的冶炼。(写出化学方程式),注意：金属的冶炼方法与金属活动性顺序有关，在金属活动顺序中排在Mg之前的金属用电解法，Mg和Cu之间的金属用热还原法，Hg之后的金属用热分解法。,二、海水资源的开发利用1海水水资源的利用(1)海水水资源的利用，主要包括海水的淡化和直

2、接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。2海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业,1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。下列有关金属冶炼的说法正确的是()A肯定发生的是置换反应B肯定发生的是氧化还原反应C只能用金属作还原剂冶炼金属D如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于金属在地壳中的含量多少,答案：B,2下列有关说法正确的是()A工业上利用H2还原NaCl可以制取单质钠B铝热法炼铁的过程是通过置换反应得到单质铁C海水提溴的过程中不发生氧化还原反应D利用电解的方法可以从海水中获取淡水答案：B,3海水

3、中的碘富集在海带中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：,下列有关叙述正确的是()A碘元素在海水中也有游离态存在B在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2C操作是结晶或重结晶D是提纯操作，常用蒸馏或分馏答案：B,4(1)取适量由MgO和Fe2O3组成的混合物进行铝热反应，产物中有单质B。引发铝热反应的实验操作为_，产物中的单质B是_。(2)通过铝热反应从下列氧化物中还原出物质的量相同的各金属，消耗铝最少的是_(填序号)。ACr2O3BWO3CMnO2DV2O5解析：(1)铝热反应需在高温下进行，引发铝热反应需在铝热剂上加少量氯酸钾固体，插上镁条，并引燃镁条。铝

4、热反应的实质是铝在高温条件下从氧化物中置换出活泼性比其差的其他金属。铝的活泼性在镁和铁之间，故该铝热反应中只能生成Fe。,(2)根据得失电子守恒，金属元素的化合价越低，生成1mol金属单质时得到的电子越少，消耗的铝越少。在几种氧化物中Cr的化合价最低，反应中消耗的铝最少。答案：(1)在铝热剂上加少量氯酸钾固体，插上镁条，并将其引燃Fe(2)A,要点1金属的冶炼方法与常见金属的冶炼原理1金属的冶炼方法所谓金属的冶炼实质上是把金属从其化合物中还原出来。但是由于金属性的差别，其相应离子的氧化性也强弱不同，采取的还原措施也不同。一般规律是金属越不活泼，其相应的离子氧化性越强，或其相应化合物越不稳定，这

5、类金属的冶炼可以用加热分解法，例如Ag2O制Ag，HgO制Hg等；金属越活泼，其离子氧化性越弱，欲使其还原采取的措施越复杂，例如，欲得金属钠、铝等金属必须用电解其熔融化合物的方法；属于中等活泼的金属，用还原剂即可将其还原成单质，例如在金属活动顺序表中Zn与Cu之间的金属，使用的还原剂可以是CO、H2、C、Al等。,对应学生用书152页,2常见金属的冶炼原理,3.铝热反应(1)原理：Al是还原剂，另一种氧化物作氧化剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应；其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质。(2)反应特点：高温条件；剧烈燃烧，放出大量的热；新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离

6、。(3)引燃剂和铝热剂引燃剂：镁条、氯酸钾。铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5)组成的混合物。,例1冶炼金属一般有下列4种方法：焦炭法水煤气(或氢气、一氧化碳)法活泼金属置换法电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：火烧孔雀石炼铜湿法炼铜。现代有：铝热法炼铬从光卤石(MgCl26H2O)中炼镁。对它们冶炼方法的分类，不正确的是()A，B，C，D，,则属方法，属方法，属方法，属方法。综上分析，B不正确。【答案】B,迁移应用1下列说法中正确的是()AMg、Fe、Cu分别可以用电解法、热还原法和热分解法冶炼得到B我国流通的硬币材质是经过冶炼的纯金属单质C从南海打捞的明代沉

7、船上存在大量的铝制餐具D回收废旧金属，可以重新制成金属或它们的化合物【解析】Cu需采用热还原法冶炼，A项错误；硬币材质是合金材料而非纯金属单质，B项错误；Al是活泼金属，要用电解法冶炼，明朝尚不能得到其单质，C项错误；D项正确。【答案】D,要点2海水资源的开发利用1海水淡化(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。(2)海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。,2海水中镁的提取(1)流程,3海水中溴的提取(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

8、中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2NaBrCl2=Br22NaCl(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：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4(4)向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBrCl2=2HClBr2(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。,4海带中碘的提取(1)流程,(2)主要化学原理：Cl22KI=2KClI2,例2海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐、镁和溴的过程如下：,(1)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原Br，其目的为_。(2)步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反

9、应的离子方程式为_，由此反应可知，除要保护环境外，在工业生产中应解决的主要问题是_。,(3)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法查阅了有关资料，Br2的沸点为59，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如图所示的装置简图。,请你参与分析讨论：图中仪器B的名称是_。实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件_。,C中液体的颜色为_。为除去C装置所收集的物质中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行分离操作，除蒸馏外，还可以用另一种分离方法，它用到的仪器有_(从下图中选择)。,(4)步骤涉及的操作过程依次为_(填操作名称)。(

10、5)写出下列反应的方程式。电解氯化镁制备镁的化学方程式：_；步骤的化学方程式：_；步骤的离子方程式：_。,【解析】(1)海水中溴离子的含量低，步骤的目的是将低浓度的含溴物质浓缩(或富集)。(2)用SO2水溶液吸收Br2：Br2SO22H2O=2HBrH2SO4，反应产生大量的酸，会腐蚀设备。(3)蒸馏操作的关键是控制温度，才能收集到较纯的溴单质；C装置起冷凝作用，从而收集到液溴。从氯化钠溶液中分离溴单质的方法除可蒸馏外，还可以是萃取(萃取剂为四氯化碳)。(4)从氯化镁溶液中提取氯化镁晶体，先制成热饱和溶液，然后，冷却结晶，最后，过滤得到氯化镁晶体。(5)电解氯化镁得到镁和氯气，步骤发生的反应有

11、氧化钙溶于水以及氢氧化钙与氯化镁的反应；步骤发生的反应为氢氧化镁溶于盐酸的反应。,迁移应用2海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应、结晶、过滤、干燥；电解得到产物。(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是_(填序号)。A分解反应B化合反应C置换反应D复分解反应,(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是_(填序号)。A此法的优点之一是原料来自大海B进行步骤的目的是富集MgCl2C可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解冶炼镁要消耗大量电能,【解析】(1)从海水中提取镁的全过程中，涉及到

12、的反应有：把贝壳制成石灰乳：CaCO3高温,CaOCO2，分解反应；CaOH2O=Ca(OH)2，化合反应；沉淀Mg2：Mg22OH=Mg(OH)2，复分解反应；沉淀物与盐酸反应：Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O，复分解反应；电解：MgCl2(熔融)电解,MgCl2，分解反应。未涉及置换反应。(2)由于MgO的熔点高，不能使用电解熔融MgO的方法冶炼Mg。【答案】(1)C(2)C,迁移应用3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。实验室里从海洋中提取碘的流程如下：,某化学兴趣小组在上述流程、的实验过程中观察到的现象如下图所示：,回答下列问题：(1)将海藻剪

13、碎，为便于海藻灼烧一般使用酒精将其润湿，灼烧海藻需要用的主要仪器除三脚架、泥三角外，还需要有_。(2)写出提取过程中、的实验操作名称：_，_。(3)过程中用到的主要玻璃仪器是_，过程中不能用乙醇代替CCl4的原因是_。(4)上述流程中过程发生的离子方程式是_。(5)证明海藻中确实存在碘元素的实验是_(只要求写出实验所用的试剂以及产生的实验现象)。,【解析】(1)灼烧固体使用坩埚，取用坩埚需用坩埚钳，坩埚固定需用泥三角，泥三角应放到三角架上，使用酒精灯加热。(2)是将杂质固体和含有I的溶液分离，即过滤，是将碘与有机溶剂分离，使用蒸馏法。(3)是将I2从其水溶液中分离出来，使用萃取分液法，主要仪器

14、有分液漏斗、铁架台、烧杯等。乙醇与水互溶，根据选取萃取剂的原则，可知乙醇不能把I2从其水溶液中萃取出来。(4)是将I转化为I2，选择合适的氧化剂，新制氯水中含有Cl2，Cl2可将I氧化成I2。(5)根据淀粉的特征反应可以检验碘单质的存在。,【答案】(1)坩埚、坩埚钳、酒精灯(2)过滤蒸馏(3)分液漏斗、烧杯酒精与水互溶，不分层(4)2ICl2=I22Cl(5)淀粉溶液，变蓝色,1(2009年广东高考)广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是()A从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输C赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富

15、营养化而造成的D海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属,对应学生用书154页,解析：D项中B不是金属。,答案：D,2(2009年福建高考)从铝土矿(主要成分是Al2O3，含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取氧化铝的两种工艺流程如下：,请回答下列问题：(1)流程甲加入盐酸后生成Al3的离子方程式为_。(2)流程乙加入烧碱后生成SiO32的离子方程式为_。(3)验证滤液B含Fe3，可取少量滤液并加入_(填试剂名称)。(4)滤液E、K中溶质的主要成分是_(填化学式)，写出该溶液的一种用途_。(5)已知298K时，Mg(OH)2的溶度积常数Ksp5.61012，取适

16、量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡，测得pH13.00，则此温度下残留在溶液中的c(Mg2)_。,答案：(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)SiO22OH=SiO32H2O(3)硫氰化钾(或苯酚溶液等合理答案)(4)NaHCO3制纯碱(或做发酵粉等合理答案)(5)5.61010mol/L,3(江苏南京2011届高三模拟)天然海水中主要含有Na、K、Ca2、Mg2、Cl、SO42、Br、CO32、HCO3等离子。火力发电燃煤排放的含SO2的烟气可利用海水脱硫，其工艺流程如下图所示：,下列说法错误的是()A天然海水pH8的原因是由于海水中的CO32、HCO3水解B“氧化”是利用氧

17、气将H2SO3、HSO3、SO32等氧化生成SO42,C“反应、稀释”时加天然海水的目的是中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸D“排放”出来的海水中SO42的物质的量浓度与进入吸收塔的天然海水相同解析：本题考查海水脱硫工艺流程的相关分析，属中等题。由题中所给的天然海水的离子及结合流程图可分析知，氧化的环节是指将烟气中硫元素氧化成SO42，故最终出来的海水中的SO42含量比起始进入吸收塔的要高，D项错。答案：D,4如下图所示，将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可以大大提高资源的利用率，减少环境污染。,(4)以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是_。

18、,对应学生用书154页,铝热反应铝热反应是高中化学中的一个典型反应，也是各类考试考查的热点之一。试题中常借助这一反应考查铁、铝及其化合物性质的应用、混合物成分的检验及含量的测定等知识。,实验活动英才学校化学兴趣小组在学习铝热反应时，对课本中的实验产生了深入研究的想法，准备对铝热剂的最佳配比和实验现象以及产物的组成等进行研究。他们分成两组，各自确定了研究方案，具体研究过程如下。第一小组：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，测得生成气体的体积为bL(标准状况)，则反应的化学方程式是_，样品中铝的质量是_g。(2)若取ag样品将其点燃，恰好完全反应，则反应的化学方程式是_，样品中氧化铁与铝的质量比是_。,第二小组：经实验探究可知，铝热反应的现象有：“反应放出大量热，并发出耀眼的光芒”；“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。又知Al、Fe2O3、Al2O3和Fe的熔沸点数据如下表所示。,(3)张晴同学推