2017年高考化学一轮复习 专题5.1 开发利用金属矿物和海水资源（金属综合）（讲）（含解析）

1、主题5.1金属矿物和海水资源的开发和利用(金属合成)1、了解金属冶炼的基本方法，能选择合理的方法冶炼金属。2.掌握海水资源的综合开发利用。镁、I2、Br2和其他物质可以从海水中获得。了解氯碱行业。3.理解合金的概念及其重要应用。一、合金的概念及其重要应用1.记住金属活动顺序金属活动的顺序钾、钙、钠毫克铝、锌铁、锡、铅(氢)铜、汞、银铂、金与O2反应它在常温下很容易被氧化并点燃形成过氧化物或其他复合氧化物氧化膜在常温下形成热组合不要反应对H2O做出反应在常温下产生碱和氢与热水反应在碱的存在下与水反应与高温蒸汽反应不要反应与非氧化性酸反应生成盐和氢不要反应与盐溶液反应先和水反应，然后和盐反应前面的

2、金属可以从盐溶液中取代后面的金属自然的存在形式结合态(铁有自由态)自由州2.合金(1)概念：合金是指由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。(2)性能：合金具有不同于每种成分金属的物理、化学或机械性能。熔点：一般低于其组成金属的熔点；(2)硬度和强度：通常大于其组成金属的硬度和强度。3.普通金属材料金属材料(1)重要黑色金属材料钢钢是消耗最大、应用最广泛的合金。钢铁(2)几种有色金属材料典型实例1江西省余江县第一中学2016年第二次月考新型镁铝合金(Mg17Al12)具有储氢性能。在一定条件下，完全吸收氢气的反应如下：镁17 Al 12 17 H2=17 Mg H2

3、 12 Al，所得混合物Y (17 Mg H2 12 Al)能与酸反应释放出大量氢气。以下说法是正确的()A.合金应该在氮气保护下熔炼一定比例的镁和铝合金中含有离子键，铝元素为正价C.在标准条件下，1摩尔Mg17Al12完全吸收氢后，y的完全反应释放的H2体积是1164.8升D.该合金的熔点高于镁和铝答案 C测试地点：金属的特性，合金的定义和特性【点评】掌握合金的性能以及常用合金的性能和用途，能够根据合金的性能判断和分析合金的用途，掌握材料的分类，能够根据实际需要选择合适的金属材料。【迁移训练1】【河北衡水2016年第二次月考】合金是指由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特

4、性的物质。分析下表中的数据，是()不能形成合金。A.铜和铝硼铁和钠碳铁和铜镉铝和钠回答乙试验地点：检查合金的形成。二、金属矿产的开发利用1、自然界中金属的形态除了少数金属如金和铂，大多数金属在自然界中以化合态存在。在这些金属化合物中，金属元素显示正价。2.金属冶炼的本质将金属化合物中的金属离子中的电子还原成金属单质的过程：Mn Ne-=m。3.金属冶炼的一般步骤4.金属冶炼方法金属活动顺序与金属冶炼方法的关系金属的活动顺序钾、钙、钠、镁、铝锌、铁、锡、铅、铜汞、银铂、金金属原子的电子损失能力强-弱金属离子的电子能力弱强主要冶炼方法电解过程热还原法热分解法物理方法(1)热分解法例如：2hg o2

5、hg O2 , 2ag o4ag O2。热分解熔炼法熔炼金属的特点是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，金属离子容易得到电子，金属元素形成的化合物稳定性差。(2)热还原法冶炼金属焦炭还原法。例如，碳还原氧化锌、氧化铜、一氧化碳还原法。例如，一氧化碳还原氧化铁和氧化铜。氢还原法。例如，H2还原WO3和Fe3O4，其化学方程式依次为3H2 WO3W 3H2O、4H2 Fe3O4 4H2O。(3)电解冶炼金属例如Al2O3、氯化镁和氯化钠的电解反应。5.铝热反应(1)本质利用铝的还原性，难熔金属从其氧化物中被取代；2mAl+3MnOm mAl2O3+3nM(2)实验(以铝与Fe2O3的

6、反应为例)实验过程a .将两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，并套在一起，使其周围有四层。取出内滤纸，在底部开一个孔，用水浸湿，然后放回铁环上的玻璃漏斗上(如图所示)，并在下面放一个盛有沙子的蒸发皿。将5克干氧化铁粉末和2克铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，加入少量氯酸钾固体，并在混合物中间插入镁条。c、用小木灯点燃镁条，观察现象。实验现象：当暴露的镁条刚刚燃尽时，纸漏斗中的混合物立即发生剧烈反应，发出耀眼的光，产生大量烟雾。纸漏斗烧坏了，红色的热液珠落在蒸发皿中的细沙上，液珠冷却后变成黑色固体。实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出大量热量。化学方程式是fe2o 32al 2Feal2o 3。(3)反

7、应特性在高温下，反应迅速，释放出大量的热量。新生成的金属是液体，容易与Al2O3分离。(4)应用(1)在生产中，可用于焊接钢轨等。用于冶金行业冶炼难熔金属。(5)铝热剂(1)在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)被称为铝热。能与铝形成铝热的常见金属氧化物有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、二氧化锰、V2O5等。典型例题2湖南常德一中上学期第三年第三次月考下面的说法是错误的()(1)加热氧化汞制备汞(2)在氯化铜溶液中加入钠制备铜(3)电解熔融氯化铝制取铝(4)电解饱和盐水制备金属钠铝热反应不能产生镁A. B. C. D.答案 C测试地点：检验判断金属冶炼方法是对是错的知识。点评在选择金属

8、的冶炼方法时，应根据金属活性的顺序：热分解法，冶炼一些惰性金属排在金属活性的后面；(2)热还原法，冶炼是将金属放在金属活性顺序的中间位置；(3)电解、冶炼是排在金属活性前面的一些更具活性的金属。迁移培训2 2016福州高中期末以下方法可用于金属的工业冶炼()A.电解熔化三氯化铝得到金属铝b .电解氯化镁溶液得到金属镁C.用一氧化碳还原铁矿石得到金属铁。电解饱和盐水得到金属钠答案 C分析测试地点：检验判断金属冶炼方法对错的知识。第三，海洋资源的开发利用1.海水脱盐(1)海水淡化：从海水中提取淡水或从海水中分离盐。(2)海水淡化的方法和特点海水淡化方法主要包括蒸馏(如图所示)、电渗析、离子交换等。

9、其中，蒸馏历史最长，技术和工艺相对完善，但成本相对较高。2.从海水中提取镁(1)流程(2)反应的化学方程式氯化镁+氢氧化钙=氢氧化镁+氯化钙氢氧化镁+盐酸=氯化镁+2H2OMGC L2 6H2O MGC L2+6H2Omg+Cl2 (熔化)mg Cl23.从海水中提取溴(1)工艺流程：海水Br2(l)(2)原则蒸馏浓缩海水，用硫酸酸化浓缩海水。(2)向酸化海水中引入适量氯气，将溴离子转化为溴单质：2br- Cl2=br2 2cl-。向含溴水溶液中通入空气和水蒸气，将溴吹入含二氧化硫溶液的吸收塔，达到富集目的：Br2 SO2 2H2O=2HBR H2SO4。向吸收塔溶液中引入适量氯气：2hbr

10、Cl2=2hcl br2。用四氯化碳(或苯)从吸收塔溶液中提取溴。为获得纯液溴，分离方法是蒸馏。4.从海带中提取碘(1)流程(2)主要化学原理：Cl2 2ki=2kcl I2。5.氯碱工业氯碱工业中基于饱和盐水电解的化学生产和产品工业。(1)用盐水精制粗盐水含有泥沙、Cu2、Mg2、Fe3和SO 4杂质，不符合电解要求，必须进行精制。精制盐水时，加入碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡等。经常加入使杂质沉淀，然后加入盐酸调节盐水的酸碱度。例如：加入Na2CO3溶液以除去Ca2: Ca2 co=CaCO3 加入氢氧化钠溶液去除Mg2、Fe3等。Mg2oh-=mg(oh)2 ;Fe3+3OH-=Fe(OH)3

11、为了去除二氧化硫，可以先加入二氧化氯溶液，然后加入碳酸钠溶液以去除过量的二氧化硫：Ba2SO 4=Ba4O 4Ba2CO=Ba2O 3用这种方法处理的盐水仍然含有一些金属离子，如Ca2，Mg2等。由于这些阳离子会在碱性环境中沉淀并损坏离子交换膜，盐水需要被送到阳离子交换塔以进一步除去Ca2、Mg2等。通过阳离子交换树脂。此时，精制盐水可以被送到电解池进行电解。(2)离子交换膜电解阳离子交换膜有一个特殊的性质，即它只允许阳离子通过，但阻止阴离子和气体通过，即它只允许钠通过，但氯、氢和气体不能通过。这样不仅可以防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合引起的爆炸，还可以防止Cl2和氢氧化钠溶液反应生

12、成氯化钠，影响烧碱质量。精制饱和盐溶液进入阳极室；向阴极室中加入纯水(加入一定量的氢氧化钠溶液)。通电时，H2O在阴极表面放电产生H2，钠通过离子膜从阳极室进入阴极室，输出的阴极溶液中含有氢氧化钠；Cl-在阳极表面放电产生Cl2。电解后的稀盐水从阳极引出，可再次用于制备盐水。离子交换膜法生产电解碱的主要生产工艺可简单表示为上图所示：(3)基本原则电解饱和盐水溶液的总反应可表示为：2氯化钠2H2O氢氧化钠H2Cl2阳极反应：2cl-2e-=Cl2 (氧化反应)阴极反应：2h-2e-=H2(还原反应)【典型示例3】【江西省南昌市第二中学2016年第三次月考】根据以下海水综合利用工业流程图，判断以下

13、陈述不正确()众所周知，氯化镁加热时会产生氢氧化镁和氯化氢气体。A.过程中的提纯是一个化学过程，在过程中通过氧化还原反应可以产生两种简单的物质B.在过程中直接燃烧氯化镁不能得到氯化镁C.在过程和的反应中，每氧化0.2摩尔溴，将消耗2.24升二氯甲烷d、工艺中反应后的溶液呈强酸性，因此有必要解决生产中对设备的腐蚀问题答案 C【试验场地位置】考察海水综合应用、原盐净化等知识。点评本课题研究海水资源的综合利用。对于海水资源的综合利用，通常包括海水资源的利用和其他资源的利用。水资源利用最重要的方法是海水淡化，包括蒸馏、离子交换。方法和电渗析方法；其他资源的利用主要包括氯碱工业、海水提溴、海水提碘和海水

14、提镁。要成功解决这类问题，应注意以下几点：海洋资源综合利用的原理分析：熟悉工艺流程，了解各工艺流程的设计意图。例如，由于钠、镁、溴和碘在海水中均以组合形式存在，且含量较低，因此需要在提取前进行富集，并且在提取过程中需要进行氧化还原反应以获得它们的简单物质。例如，海水中的溴和碘通常被氧化(1)原盐中常含有少量杂质离子，如k、Ca2、Mg2、Fe3、SO42-等。实验室纯化氯化钠的过程如下：提供试剂：饱和碳酸钠溶液、饱和碳酸钾溶液、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、硝酸钡溶液、75%乙醇和四氯化碳(1)从溶液中除去Ca2、Mg2、Fe3、SO42-离子，按滴加顺序选择a代表的试剂，即_ _ _ _ _ _

15、 _ _ _ _ _(填写化学式)；通过向滤液中滴加盐酸来调节ph至4-5的目的是。用75%乙醇去除附着在氯化钠晶体表面的少量KCl，检查氯化钠是否洗涤的方法为。(2)用精制氯化钠配制480毫升0.40毫升-1氯化钠溶液时，必须称出氯化钠的质量为克，所用仪器包括_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写仪器名称)；(3)电解饱和盐水的装置如图所示。如果收集的H2是2L，它将在相同的条件下收集Cl2 _(填写“”、“=”或“”)2l，写出电解饱和盐水溶液的离子等式回答(1)氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠；从溶液中除去过量的oh-和co32用干净的铂丝取出最后的洗涤液在酒精灯上燃烧，通过蓝色钴玻璃观察。如果没有紫色的火焰，就意味着它已经被洗过了(2)11.7天平，500毫升容量瓶，橡胶滴管(3)2Cl-2H2O 2H22OH