第19講金屬礦物與海水資源的開發(fā)利用（學生版）高一化學卓越講義（人教2019）

第19第19講金屬礦物與海水資源的開發(fā)利用知識索引知識索引知識知識精析知識點一：一、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬元素在自然界中存在的形態(tài)(1)極少數(shù)的不活潑金屬(金、鉑等)以游離態(tài)的形式存在。(2)絕大多數(shù)金屬元素以化合物的形式存在于自然界。(3)在地殼中，含量最高的金屬元素是，其次是。2．金屬冶煉原理與實質(zhì)(1)原理：將金屬從化合物中出來。(2)實質(zhì)：化合物中金屬電子被生成金屬單質(zhì)。(1)加熱分解法(寫出化學方程式)①制Hg：。②制Ag：。(2)電解法(寫出化學方程式)①制Mg：。②制Al：。③制Na：。(3)熱還原法：高溫加熱條件下用還原劑把金屬還原出來①常用還原劑有等。②高爐煉鐵：CO還原Fe2O3的化學方程式為。③鋁熱反應：Al還原Fe2O3的化學方程式為2Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up10(高溫),\s\do15())2Fe＋Al2O3。注意：自然資源包括土地與土壤資源、礦產(chǎn)資源、生物資源、水資源、能源資源、環(huán)境資源等?？沙掷m(xù)發(fā)展包括經(jīng)濟、社會、資源、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等。4．合理開發(fā)和利用金屬資源的主要途徑(1)；(2)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法；(3)；(4)；(5)使用其他材料代替金屬材料?！炯磳W即練1】1．冶煉不同的金屬常會采用不同的方法，這些方法主要依據(jù)的是A．金屬在自然界的存在形式 B．金屬元素在地殼中的含量C．金屬熔點的高低 D．金屬正離子得電子的能力2．《天工開物》中述及銅的開采與冶煉：凡銅砂……淘洗去土滓，然后入爐煎煉，其熏蒸旁溢者為自然銅……色似干銀泥……凡銅質(zhì)有數(shù)種：有與鉛同體者，其煎煉爐法，傍通高低二孔，鉛質(zhì)先化，從上孔流出。下列有關說法錯誤的是A．“淘洗去土滓”屬于原料的富集B．煉制所得自然銅為合金C．銅與鉛混合物的分離過程利用了物質(zhì)的熔點不同D．可用熱分解法冶煉銅3．下列有關合金的說法正確的是A．硬幣的材質(zhì)屬于合金 B．常見合金的硬度比其成分金屬的小C．生鐵可以完全溶解在足量的鹽酸中 D．鈦鐵合金中鐵顯負價、鈦顯正價4．下列金屬的冶煉方法正確的是A．Hg：熱還原法 B．Al：電解法C．Cu：熱分解法 D．Fe：電解法知識點二：二、海水資源的開發(fā)利用1．海水水資源的利用(1)海水水資源的利用，主要包括和直接利用海水進行循環(huán)冷卻等。(2)海水淡化：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有、、等。其中的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較成熟，但成本較高。2．海水的化學資源利用(1)海水中的化學元素海水中含量最多的為兩種元素，還有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素。其他為微量元素，如Au。(2)海水中化學資源的利用(3)從海水中獲取能源①從海水中提取鈾和重水，用于開發(fā)。②開發(fā)、等新型能源?！炯磳W即練2】1．海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源，對今后世界經(jīng)濟發(fā)展有著決定性作用。下列有關說法正確的是

A．工段②是風化過程B．在工段③④⑤中溴元素均被氧化C．工業(yè)上電解熔融狀態(tài)下的氯化鎂制取鎂單質(zhì)D．工段①中除去粗鹽中的SO、Ca2+、Mg2+、Fe3+等雜質(zhì)，加入的藥品順序為Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸2．利用日光、風力來蒸發(fā)濃縮海水使食鹽結(jié)晶出來的辦法被稱為A．海鹽法 B．鹽田法 C．井田法 D．日曬法3．下列不屬于海水淡化的方法是A．蒸餾法 B．電滲析法 C．石灰純堿法 D．離子交換法4．下列有關海水綜合利用的說法正確的是。A．利用電解的方法可以從海水中獲取淡水B．海水蒸發(fā)制海鹽的過程只發(fā)生了化學變化C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備Cl2D．海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質(zhì)易錯辨析易錯辨析一、海水中的非金屬元素通過什么反應提取出來？【細剖精析】通過氧化反應提取。1．人類使用金屬的年代先后順序與金屬活動性有什么關系？青銅器和鐵器時代哪個時間早？【細剖精析】金屬越活潑，冶煉時所需條件要求越高，在人類歷史上出現(xiàn)的相對晚一些。金屬越不活潑，冶煉的方法越簡單，人們使用的時間越早，所以青銅器時代比鐵器時代早。2．工業(yè)電解法冶煉鋁，需要什么試劑和電極材料？電極材料消耗嗎？【細剖精析】Al2O3和冰晶石，電極為碳素電極，電極材料在電解過程中有消耗。3．當鐵軌有縫隙時，維修工人常將鋁粉與氧化鐵的混合物點燃，讓熔融的鐵水流入鐵軌的裂縫，冷卻后就將鐵軌牢牢的黏結(jié)在一起。其中的原理是什么？寫出化學方程式?！炯毱示觥扛邷貤l件下，鋁粉與Fe2O3發(fā)生置換反應，化學反應方程式為Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up18(高溫))Al2O3＋2Fe。二、從海水提溴工藝流程如圖所示：請思考下列問題：1．海水中加酸和氯氣的目的是什么？寫出有關離子方程式?！炯毱示觥緾l2氧化Br－生成Br2，Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。2．“X”是什么物質(zhì)？目的是什么？寫出有關離子方程式?！炯毱示觥縓是SO2，目的是還原Br2進而吸收Br2生成HBr，使溴得到富集。3．“Y”是什么？目的是什么？【細剖精析】Y是蒸餾塔，目的是蒸餾出Br2。能力提升能力提升1．金屬的冶煉(1)原理：Mn＋＋ne－=M(2)金屬冶煉方法與金屬活動性的關系金屬活動性順序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、Au金屬原子失電子能力強→弱金屬離子得電子能力弱→強主要冶煉方法電解法熱還原法熱分解法富集法注意：工業(yè)上冶煉鎂是電解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔點比MgCl2的高，冶煉鋁是電解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共價化合物，熔融狀態(tài)下不導電。2．鋁熱反應(1)概念：鋁與某些難熔金屬氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高溫條件下發(fā)生的置換反應稱為鋁熱反應。(2)反應原理(以鋁和氧化鐵反應為例)：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up10(高溫))2Fe＋Al2O3，實驗如圖。(3)鋁熱劑：鋁粉和某些難熔金屬氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)的混合物。(4)反應特點：在高溫下進行，反應迅速并放出大量的熱，新生成的金屬單質(zhì)呈熔融態(tài)且易與Al2O3(固態(tài))分離。(5)應用：在冶金工業(yè)上常用這一原理制取熔點較高的金屬，如Fe、Cr、Mn等；也可用于焊接鋼軌等。3．海水提溴海水提溴的常用方法是空氣吹出法。(1)主要流程(2)主要反應Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(氧化)Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4(富集)Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－(提取)4．海帶中含有碘元素的檢驗及碘的提取(1)海帶中含有碘元素的檢驗①關鍵反應的反應原理：2H＋＋2I－＋H2O2=I2＋2H2O。②實驗步驟及證明方法：(2)海帶中提碘①工藝流程：海帶→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質(zhì)。②主要的化學反應原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。5．海水提鎂(1)工藝流程(2)主要的化學反應原理CaCO3eq\o(=,\s\up10(煅燒))CaO＋CO2↑CaO＋H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2＋MgCl2=Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl=MgCl2＋2H2OMgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up10(電解))Mg＋Cl2↑層級訓練層級訓練題組A基礎過關練1．化學與社會、科技、生活密切相關。下列說法錯誤的是A．海水制鹽業(yè)的副產(chǎn)物苦鹵是提取溴的主要原料B．漂白粉和明礬可以用于水處理，二者的作用原理相同C．普通玻璃屬于硅酸鹽材料，盛放堿性溶液的試劑瓶不能用磨口玻璃塞D．以鈦、鉬、鎢為原料制成的特種合金可用來制造飛機、宇宙飛船等2．下列關于合金的說法中，正確的是A．在我國最早使用的合金是鋼 B．稀土金屬可以用于生產(chǎn)合金C．合金的熔點一定比各成分金屬的低 D．鋼是含碳量高于生鐵的鐵碳合金3．下列金屬冶煉的反應原理正確的是A． B．C． D．4．下列單質(zhì)的工業(yè)生產(chǎn)中，不需要通過電解法即可制備的是A． B． C． D．5．下列關于金屬冶煉的說法中，正確的是A．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)的金屬元素還原為金屬單質(zhì)的過程B．銹蝕后的鐵制品沒有回收冶煉價值C．像鉀、鈉等活潑金屬可以通過熱分解法來冶煉D．金屬的冶煉方法與金屬離子的氧化性無關6．從石器、青銅器到鐵器時代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了3種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限。這3種金屬的應用之所以有先后，主要取決于A．金屬的導電性強弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價高低D．金屬的活動性強弱7．關于廢舊金屬處理的下列說法中不正確的是A．對廢舊金屬的最好處理方法是回收、再利用B．重金屬對人體有害，對廢舊重金屬材料的處理方法是填埋C．廢舊鋼鐵可用于煉鋼，廢鐵屑可用于制鐵鹽D．照相業(yè)、科研單位和醫(yī)院X光室回收的定影液中，可以提取金屬銀8．浩瀚的海洋是一個巨大的物質(zhì)寶庫，工業(yè)上常用“吹出法”從海水中提溴，其工藝流程示意圖如圖。下列說法錯誤的是A．向酸化的海水中通入Cl2發(fā)生反應的基本類型為置換反應B．“吹出塔”利用熱空氣和水蒸氣吹出滇，體現(xiàn)了溴易揮發(fā)的性質(zhì)C．“吸收塔”中反應的離子方程式為Br2+SO2+2H2O=2HBr+2H++SOD．海水中Br-經(jīng)氧化、吹出、吸收后，可實現(xiàn)溴的富集9．從海帶中提取碘單質(zhì)，成熟的工藝流程如下：下列關于海水制碘的說法不正確的是A．實驗室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B．含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘元素發(fā)生氧化反應C．在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍色D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”10．海洋中有豐富的食品、礦產(chǎn)、能源、藥物和水產(chǎn)資源，我國海水制鹽具有悠久的歷史。制得的粗鹽中常含有CaCl2、MgCl2和Na2SO4等雜質(zhì)，其精制過程如下：可供選擇的試劑為NaOH、Na2CO3、BaCl2、稀鹽酸

下列有關說法中，不正確的是A．除去Mg2+的主要反應：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaClB．試劑①一定不是Na2CO3溶液C．檢驗SO是否除凈：取少量濾液，加稀鹽酸酸化，再加BaCl2溶液D．濾液加稀鹽酸時只發(fā)生反應：HCl+NaOH=H2O+NaCl題組B能力提升練1．金屬材料的應用促進了人類社會的發(fā)展，下列不屬于金屬材料的是A．塑料管材 B．鋁合金滑雪杖 C．不銹鋼鍋 D．青銅面具2．國產(chǎn)航空母“福建艦”的“超級甲板”采用了大量新型鋁鋰合金和鋁鎂合金等航天材料，真正實現(xiàn)了“浴千度火仍無恙”。下列關于兩種合金的說法錯誤的是A．鋁鋰合金是鋁與鋰熔合形成的一種新型化合物B．鋁鋰合金的硬度比鋁大，化學及機械性能好C．鋁鎂合金能溶解于稀鹽酸中D．鋁鎂合金焊接前可用適量NaOH溶液處理表面氧化鋁膜3．工業(yè)上可通過電解生產(chǎn)金屬鈉，流程如下。有關說法錯誤的是A．粗鈉中含有金屬鈣B．過程I發(fā)生的是置換反應C．過程Ⅱ控制溫度可分離出液態(tài)粗鈉D．過程Ⅱ的化學方程式為：4．在指定條件下，下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化能實現(xiàn)的是A．B．C．D．5．下列關于金屬的說法正確的是A．鋼是用量最大、用途最廣的合金B(yǎng)．硬鋁比純鋁的硬度低C．鐵在潮濕的空氣中很穩(wěn)定D．鋁制餐具可以長時間存放酸性或堿性食物6．下列說法錯誤的是（

）A．鈉在空氣中燃燒最后所得產(chǎn)物為Na2O2B．鎂因在空氣中形成了一薄層致密的氧化膜，保護了里面的鎂，故鎂不需要特殊保護C．鋁制品在生活中非常普遍，這是因為鋁不活潑D．鐵在潮濕的空氣中因生成的氧化物很疏松，不能保護內(nèi)層金屬，故鐵制品往往需涂保護層7．工業(yè)上制備相關物質(zhì)，涉及的反應原理及部分流程較為合理的是A．制純堿：飽和食鹽水B．制取鎂：海水MgC．制溴：濃縮海水HBr溶液D．制碘：干海帶浸出液碘水8．海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可依次加入沉淀劑NaOH、BaCl2、Na2CO3溶液提純C．工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D．富集溴元素可以用水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用Na2SO3將其還原吸收9．海洋資源的利用具有非常廣闊的前景?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．海水制鹽(1)粗鹽中可溶性雜質(zhì)離子包含、Mg2+、Ca2+。要除去這些雜質(zhì)離子得到精鹽水，加入試劑的順序可為___________(填字母)。a．NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、鹽酸b．NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液、鹽酸c．BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、鹽酸(2)精鹽水可用于氯堿工業(yè)，請寫出氯堿工業(yè)總反應的離子方程式___________。Ⅱ．海水提溴(3)工業(yè)上常用“吹出法”提溴，請寫出用SO2吸收Br2的化學反應方程式___________。(4)含Br2的海水經(jīng)“空氣吹出、SO2吸收、通入氯氣”后再蒸餾的目的是___________。Ⅲ．從海帶中提取碘的實驗過程如下圖所示：(5)步驟①中灼燒海帶時，應將海帶放入___________(填儀器名稱)中灼燒。(6)請寫出步驟④反應的離子方程式___________。Ⅳ．海水淡化(7)實驗室模擬蒸餾法淡化海水時，應向蒸餾燒瓶中加入沸石，目的是___________。【答案】(1)ac(2)2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-(3)Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4(4)富集溴(5)坩堝(6)2I-+2H++H2O2=I2+2H2O(7)防止暴沸【解析】Ⅰ．粗鹽提純，首先要選擇合適的除雜試劑，為保證雜質(zhì)離子除盡，除雜試劑要過量，然后注意除雜試劑加入順序，使過量的除雜試劑在后面加入的試劑中能夠變?yōu)槌恋砘驓怏w除去；氯堿工業(yè)電解產(chǎn)生NaOH、H2、Cl2；Ⅱ．向含有Br-的海水中先通入Cl2，發(fā)生反應：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，利用單質(zhì)溴易揮發(fā)的性質(zhì)，用熱空氣吹出，并用SO2的水溶液吸收，發(fā)生反應：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，從而達到富集溴的目的，再向富集溴的溶液中通入Cl2，發(fā)生反應：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，再進行蒸餾得到液體溴；Ⅲ．海帶中含有KI，將海帶灼燒，得到海帶灰，然后加蒸餾水溶解過濾，除去難溶性固體殘渣，向所得濾液中加入H2SO4、H2O2，發(fā)生反應：2I-+2H++H2O2=I2+2H2O，產(chǎn)生I2單質(zhì)，然后加入苯進行萃取分液后得到碘的苯溶液，再蒸餾得到單質(zhì)碘；Ⅳ．海水淡化得到制取蒸餾水時，為了防止液體物質(zhì)加熱產(chǎn)生暴沸現(xiàn)象，常加入碎瓷片或沸石。（1）除去粗鹽中的用BaCl2溶液；除去Mg2+用NaOH溶液；除去Ca2+用Na2CO3溶液，為了將雜質(zhì)離子除盡，除雜試劑要過量，過量的除雜試劑要通過后面加入的試劑除去。要除去過量Ba2+要使用Na2CO3溶液，故BaCl2溶液要在Na2CO3溶液加入之前使用，而NaOH溶液加入順序不受任何影響。a．若按照NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液順序，這時產(chǎn)生的沉淀為Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3，過濾，所得濾液成分是NaCl、NaOH、Na2CO3，向濾液中加入過量鹽酸，直至不再產(chǎn)生氣泡，就得到精鹽水，a正確；b．若按照NaOH溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液、鹽酸順序加入，過量BaCl2溶液會引入新的雜質(zhì)，應該再使用Na2CO3溶液除去，不除則溶液不能是精鹽水，b錯誤；c．若按照BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、鹽酸順序加入，在加入鹽酸前，反應產(chǎn)生沉淀成分是Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3，溶液中含有NaCl、NaOH、Na2CO3，過濾后加入鹽酸，NaOH、Na2CO3會反應變?yōu)镹aCl，因此也可以得到精鹽水，c正確；故合理選項是ac；（2）電解飽和NaCl溶液，反應產(chǎn)生NaOH、H2、Cl2，反應的離子方程式為：2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-；（3）Br2是易氣化的液體物質(zhì)，用熱空氣吹出反應產(chǎn)生的單質(zhì)溴后用SO2的水溶液吸收，反應產(chǎn)生H2SO4、HBr，該反應的化學方程式為：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4；（4）海水中溴元素含量較低，含Br2的海水經(jīng)“空氣吹出、SO2吸收時，發(fā)生反應：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，使Br-濃度增大，達到富集溴的目的，當溶液中Br-達到一定濃度后，再通入氯氣”后發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生Br2，發(fā)生反應：2HBr+Cl2=2HCl+Br2，再蒸餾就得到液體溴，故此操作的目的是富集溴；（5）海帶灼燒時應該在坩堝中進行；（6）步驟④中，在酸性條件下，H+、I-、H2O2發(fā)生氧化還原反應產(chǎn)生I2，反應的離子方程式為：2I-+2H++H2O2=I2+2H2O；（7）實驗室模擬蒸餾法淡化海水時，應向蒸餾燒瓶中加入沸石，目的是防止液體物質(zhì)加熱時劇烈沸騰，即防止發(fā)生暴沸現(xiàn)象。10．金屬礦物資源的利用有著非常重要的意義。(1)金屬銅常用的冶煉方法是_______(填序號)；A．熱分解法 B．熱還原法 C．電解法 D．濕法治金(2)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下：①氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的_______吸收(填序號)。

②用稀浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說明溶液中存在_______(填離子符號)，檢驗溶液中還存在的方法是_______(注明試劑、現(xiàn)象)。③根據(jù)上述流程圖所示，由泡銅冶煉粗銅的化學反應方程式為_______。(3)已知灼熱的氧化銅可以與