新教材同步系列2024春高中化學第八章化學與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用課件新人教版必修第二冊

第八章化學與可持續(xù)發(fā)展①了解金屬在自然界中的存在形式，了解金屬的冶煉方法及鋁熱反應原理，了解金屬回收和資源保護的意義。②了解海水資源、海水淡化的方法。了解海水資源的開發(fā)和利用，即海水制鹽、海水提溴。③了解煤、石油和天然氣的組成及其綜合利用。④了解化肥、農藥對農業(yè)生產的作用與危害及合理施用化肥、農藥的方法。⑤了解合理用藥的重要性及濫用藥物的危害。⑥了解常見食品添加劑以及如何合理使用食品添加劑。⑦了解化學在環(huán)境保護中的重要作用。⑧了解節(jié)約能源和防止污染的重要性。⑨了解綠色化學的含義并體會綠色化學在化工生產中的重要性。學習內容考查重點自然資源的開發(fā)利用金屬礦物的開發(fā)利用①金屬冶煉的原理及應用，特別是鋁熱反應原理、鋁的生產原理及流程②海水資源的綜合利用，特別是海水提溴原理及流程海水資源的開發(fā)利用煤、石油和天然氣的綜合利用學習內容考查重點化學品的合理使用化肥、農藥的合理施用③煤的干餾、氣化和液化原理；石油的分餾、裂化、裂解、催化重整原理④常見農藥、化肥的合理施用方法；合理用藥⑤食品添加劑的種類和功效⑥環(huán)境保護措施、綠色化學原理合理用藥安全使用食品添加劑環(huán)境保護與綠色化學化學與環(huán)境保護綠色化學第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用學習目標素養(yǎng)目標掌握不同金屬冶煉的一般方法和原理變化觀念與平衡思想了解海水的主要組成元素。了解海水淡化的方法及其意義—了解海水資源的開發(fā)和利用，熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理科學探究與創(chuàng)新意識了解金屬回收和資源保護的意義，體會化學在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用科學態(tài)度與社會責任學法指導1.在復習金屬活動性順序的基礎上，領會不同活性金屬的冶煉方法及一般原理2．通過觀看視頻或觀察教師的演示實驗，加深對鋁熱反應原理及實驗操作的學習3．通過海水資源綜合利用的相關資料，認識海水淡化方法、海水提溴的原理和方法課前·

新知導學1．金屬在自然界中的存在形態(tài)金屬礦物的開發(fā)利用單質化合物2．金屬的冶煉將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產各種金屬材料的過程。(1)熱分解法。適用于________的金屬的冶煉。寫出下列反應的化學方程式。①加熱分解HgO:_______________________。②加熱分解Ag2O:_______________________。(2)電解法。適用于__________的金屬的冶煉。寫出下列反應的化學方程式。①冶煉金屬鈉：____________________________。②冶煉金屬鎂：____________________________。不活潑非?；顫姠垡睙捊饘黉X：______________________________。鋁的生產原理示意圖如下：氧化鋁冰晶石(3)高溫還原法。適用于大部分中等活潑的金屬，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣、一些活潑金屬等。請完成下列冶煉金屬的化學方程式。①焦炭還原氧化銅：__________________________。②一氧化碳還原氧化鐵：____________________________。③氫氣還原氧化銅：___________________________。④鋁熱反應冶煉鐵：_____________________________。

3．有效利用金屬資源的途徑(1)提高金屬礦物的________。(2)防止金屬的________。(3)加強廢舊金屬的_______________。(4)使用__________代替金屬材料。利用率腐蝕回收和再利用其他材料(1)金屬銅的冶煉，除了高溫還原法外，你還能列舉出哪些獲得金屬銅的方法？(2)冶煉鎂是電解熔融的MgCl2，冶煉鋁為什么不采取電解熔融的AlCl3?【答案】(2)因為氯化鋁為共價化合物，熔融狀態(tài)不導電。微思考下列冶煉金屬的原理不正確的是 (

)A．電解飽和食鹽水制備金屬鈉B．加熱分解Ag2O制備金屬銀C．Fe2O3與CO高溫下反應制備金屬鐵D．Fe與CuSO4溶液反應制備金屬銅【答案】A【解析】電解熔融的NaCl制備Na，A錯誤；Ag2O受熱分解可得到Ag和O2，B正確；CO可將Fe2O3還原為Fe，C正確；Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4制得Cu，D正確。1．海水資源(1)海洋約占地球表面積的71%，海水約占地球總水量的97%。(2)海水中的化學元素。海水資源的開發(fā)利用多樣性常量元素(99%)：除O、H外，含有________________、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素；微量元素(1%)：共計80多種分散性雖然海水中元素種類很多，總儲量______，但許多元素的富集程度______Cl、Na、Mg很大很低2．海水資源的開發(fā)利用(1)主要包括海水淡化和直接利用海水進行__________等。海水淡化的方法主要有_______法、_________法和___________法等。(2)海水制鹽。①氯化鈉除供食用外，還可用于生產_______、______、鈉、氯氣、______等。②從制鹽基礎上，還可從海水中制取____、_____、____及其他化工產品。(3)從海水中還可提取____和重水，獲得________、_______等新型能源。循環(huán)冷卻蒸餾電滲析離子交換燒堿純堿氫氣鎂鉀溴鈾潮汐能波浪能3．海水提溴——“吹出法”提溴過程過程具體操作化學原理氧化用______氧化海水中的溴離子__________________________吹出用______將生成的溴吹出—吸收用___________作還原劑使溴轉化為氫溴酸______________________________________蒸餾再用______將氫溴酸氧化為溴后______分離__________________________Cl2＋2Br－

===2Cl－

＋Br2氯氣空氣二氧化硫SO2＋Br2＋2H2O===4H＋

＋2Br－氯氣蒸餾Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2(1)海水淡化、制鹽、提取溴等屬于物理變化還是化學變化？【答案】海水淡化和海水制鹽是物理變化，海水提取溴是化學變化。(2)“吹出法”提溴過程中有兩次氧化過程，都是用氯氣將溴離子氧化為溴，這樣做的目的是什么？【答案】富集溴。微思考(2023·河北邢臺寧晉中學段考)海洋約占地球表面積的71%，其中水資源和其他化學資源具有十分巨大的開發(fā)潛力，下列說法錯誤的是 (

)A．海水提溴的過程依次為“氧化”→“吹出”→“蒸餾”→“吸收”B．海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法和離子交換法C．從海水中制得的氯化鈉除了可供食用外，還可用于生產氯氣、鹽酸D．海水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻【答案】A【解析】海水提溴的過程依次為“氧化”→“吹出”→“吸收”→“氧化”→“分離”，A錯誤；海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法和離子交換法，蒸餾法是最古老的方法，B正確；從海水中制得的氯化鈉除了可供食用外，還可用于生產氯氣、鹽酸、氫氧化鈉溶液等氯堿工業(yè)，C正確；海水資源的利用，主要包括兩個方面，即海水淡化和直接利用海水進行循環(huán)冷卻，D正確。課堂·

重難探究[重難理解]1．金屬活動性順序與金屬冶煉的關系重難點一金屬的冶煉原理金屬K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au活動性順序、單質還原性(原子失電子能力)強―→弱2.金屬冶煉的熱還原法(1)熱還原法的分類。(2)熱還原法的優(yōu)缺點。①用H2作還原劑時，生成的產物H2O在高溫下以水蒸氣的形式蒸發(fā)出去，使制得的金屬純度較高，但成本也較高。③用C作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭和碳化物，得不到純度較高的金屬。④用鋁熱反應冶煉金屬，雖克服了被冶煉金屬及其氧化物熔點高、難冶煉的問題，但是成本較高。下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是 (

)[典例精練]【答案】C【解析】活潑金屬K、Ca、Na、Mg、Al用電解法冶煉，中等活潑金屬Zn、Fe、Sn、Pb、Cu用熱還原法冶煉，不活潑金屬Hg、Ag利用熱分解法冶煉，故A、B、D均正確；C中為火法煉銅，C錯誤。金屬材料在日常生活、生產中有著廣泛的應用。下列關于金屬的說法不正確的是 (

)A．越活潑的金屬越難冶煉B．合金的性質與其成分金屬的性質不完全相同C．金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D．工業(yè)上金屬Mg、Al都是用電解熔融的氯化物制得的【答案】D【解析】金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子被還原成金屬原子，因此金屬越活潑，對應金屬陽離子氧化性越弱，則金屬越難冶煉，A、C均正確；合金一般比各成分金屬的熔、沸點更低，硬度更大，B正確；因AlCl3為共價化合物，其熔融狀態(tài)下不導電，因此不能用電解AlCl3的方法來冶煉鋁，而通常用電解Al2O3的方法來冶煉鋁。(2023·廣東梅縣東山中學期末)工業(yè)上，下列各組金屬的冶煉方法相同的是 (

)A．Fe和Al B．Au和CuC．Na和Al D．K和Fe【答案】C【解析】Fe采用熱還原法，Al采用熔融電解法，A錯誤；Au采用物理富集法，Cu采用熱還原法，B錯誤；Na、Al都采用熔融電解法，C正確；K采用熔融電解法，F(xiàn)e采用熱還原法，D錯誤。[重難理解]1．生產流程圖重難點二海水提溴2．主要過程海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖：[典例精練](1)步驟①反應的離子方程式是_______________。(2)步驟③反應的化學方程式是_______________。(3)從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是____。A．NaCl B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(4)步驟⑤蒸餾的過程中，溫度應控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產，請解釋原因：________________________________。(5)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進行蒸餾得到液溴？______________________________________________?！敬鸢浮?1)2Br－＋Cl2

===Br2＋2Cl－(2)SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr

(3)BC(4)若溫度過高，大量水蒸氣隨溴蒸出，所得氣體中水蒸氣的含量增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產率太低(5)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產成本高，而“溴水混合物Ⅱ”實際上將溴水濃縮了(2023·廣東潮州二模)“空氣吹出法”海水提溴的工藝流程如圖，下列說法錯誤的是 (

)A．進入吹出塔前，Br－被氧化為Br2B．吸收塔中SO2作還原劑C．經過吸收塔后，溴元素得到富集D．兩次通入水蒸氣的作用都是參加反應【答案】D【解析】由題給流程可知，向濃縮、酸化后的海水中通入氯氣，海水中的溴離子與氯氣反應生成溴單質，利用水蒸氣和熱空氣吹出溴，吹出的溴在吸收塔中與二氧化硫水溶液反應生成硫酸和氫溴酸，氫溴酸溶液在蒸餾塔中與氯氣反應生成溴單質，在水蒸氣作用下反應得到的溴蒸氣經冷凝、精餾得到溴。由分析可知，在進入吹出塔前，Br－與氯氣發(fā)生氧化還原反應，Br－被氧化成Br2，A正確；由分析可知，吸收塔中發(fā)生的反應為吹出的溴與二氧化硫水溶液反應生成硫酸和氫溴酸，反應中硫元素的化合價升高被氧化，二氧化硫是反應的還原劑，B正確；由分析可知，經過吸收塔后溶液中的溴離子濃度增大，是溴元素得到富集的過程，C正確；由分析可知，兩次通入水蒸氣都未參加反應，D錯誤。[重難理解]1．海帶中含有碘元素的檢驗(1)實驗步驟。重難點三海帶提碘、海水提鎂(2)主要反應：2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O2．海帶中提碘(1)主要流程：海帶灼燒→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質(2)主要反應：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。【特別提醒】(1)海水中的碘的濃度很低，碘一般從海帶或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升華，從碘的有機溶劑溶液中提取時應采用水浴加熱，可避免高溫下I2的升華。3．海水中提鎂(1)工藝流程。(2)主要反應原理。下列有關從海帶中提取碘的實驗原理和裝置能達到實驗目的的是(

)[典例精練]A．用裝置甲灼燒碎海帶B．用裝置乙過濾海帶灰的浸泡液C．用裝置丙制備用于氧化浸泡液中I－的Cl2D．用裝置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾氣【答案】B目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。學生就這個課題展開了討論。已知海水提鎂的主要步驟如下：(一)在海水提鎂的過程中如何實現(xiàn)對鎂離子的富集？

學生提出三個不同觀點。觀點1：直接往海水中加入沉淀劑。觀點2：高溫加熱蒸發(fā)海水后，再加入沉淀劑。觀點3：利用曬鹽后的苦鹵水，再加入沉淀劑。請你評價三個學生提出的觀點是否正確(填“是”或“否”)，并簡述理由。觀點是否正確理由觀點1

觀點2

觀點3

(二)在海水提鎂的過程中如何實現(xiàn)對鎂離子的分離？(1)為了使鎂離子沉淀下來，加入的足量試劑①是__________(填化學式)。(2)加入的足量試劑②是______(填化學式)。(3)從節(jié)約能源，提高金屬鎂的純度分析，以下適宜冶煉鎂的方法是______(填字母)?！敬鸢浮?一)觀點1：否海水中鎂離子濃度小，沉淀劑的用量大，不利于鎂離子的沉淀觀點2：否能源消耗大，海水的綜合利用低，成本高觀點3：是鎂離子富集濃度高，成本低(二)(1)Ca(OH)2

(2)HCl

(3)c【解析】(二)(1)加入試劑①從經濟效益考慮，要使用氫氧化鈣。(2)要使氫氧化鎂轉化為氯化鎂，則需要加入鹽酸反應。(3)對于a、b來說，制取單質鎂，不用電解或用碳還原氧化鎂的方法，原因是氧化鎂相對氯化鎂來說，熔點太高，消耗能源太多，a、b錯誤；制取鎂時，要把氫氧化鎂轉化為無水氯化鎂，然后電解熔融狀態(tài)的氯化鎂，c正確，d錯誤。(2023·廣東汕頭三模)碘元素在人體內發(fā)揮著重要作用，可預防大脖子病。某實驗小組從海帶中提取碘的工藝流程如圖，下列有關說法錯誤的是 (

)A．灼燒時需要用到玻璃棒、酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝和坩堝鉗B．操作①和③均為過濾C．反應②中離子反應方程式為2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2OD．采用減壓蒸餾，可以降低萃取劑的沸點，便于I2和CCl4的分離【答案】B【解析】將海帶灼燒得到海帶灰，經過溶解，浸泡得到海帶灰懸濁液，過濾后得到含碘離子的溶液，向其中加入過氧化氫和稀硫酸，碘離子被氧化為碘單質，得到含碘水溶液，加入CCl4進行萃取，得到碘的CCl4溶液，再經過減壓蒸餾得到單質碘。灼燒用到的儀器有：坩堝、坩堝鉗、泥三角、三腳架、酒精燈、玻璃棒，A正確；操作①是過濾得到海帶浸取原液，操作③是將碘的CCl4溶液進行萃取，B錯誤；反應②中是加入過氧化氫和稀硫酸，將碘離子氧化為碘單質，反應的離子方程式為2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O，C正確；減壓蒸餾能夠降低萃取劑的沸點，便于I2和CCl4的分離，D正確。海水中含有氯化鎂，是鎂的重要來源之一。從海水中提取鎂，可按照如下步驟進行：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應，結晶、過濾、干燥產物；④將所得的產物熔融后電解。關于提取鎂，下列說法不正確的是 (

)A．此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富B．進行①②③步操作的目的是從海水中提取氯化鎂C．第④步電解時會產生氯氣D．以上提取鎂的過程中涉及的反應有分解反應、置換反應和復分解反應【答案】D【解析】海水和貝殼都易于得到，而且十分豐富，所以此法的優(yōu)點之一是原料來源豐富，A正確；海水中含有氯化鎂，但濃度低且含有其他雜質，不能直接蒸發(fā)結晶，通過步驟①②③可以得到較純凈的氯化鎂，B正確；貝殼的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，發(fā)生的是分解反應；電解熔融氯化鎂時產生氯氣和鎂，屬于分解反應；生石灰和水反應是化合反應，氫氧化鈣與氯化鎂反應、氫氧化鎂與鹽酸反應都屬于復分解反應，所以提取鎂的過程中沒有涉及置換反應，C正確，D錯誤。[課堂小結]小練·素養(yǎng)達成1．已知一些金屬單質的發(fā)現(xiàn)與其金屬活動性存在著某種必然的聯(lián)系，請你推測下列事件發(fā)生在鐵器時代之前的是

(

)A．金屬鋁的冶煉 B．青銅器時代C．金屬鉀的使用 D．戴維發(fā)現(xiàn)金屬鈉【答案】B【解析】金屬越不活潑，越易被還原成金屬單質，被發(fā)現(xiàn)和使用得越早。在四個選項中，比鐵不活潑的金屬只有Cu，B正確。2．海洋是一個巨大的寶藏，期待著人們的開發(fā)和利用。下列物質不經過化學變化就能從海水中獲得的是 (

)A．單質溴 B．單質鎂

C．燒堿 D．食鹽【答案】D3．(2023·湖南長沙雅禮中學校段考)下列關于金屬冶煉的相關說法中正確的是 (

)A．WO3受熱能分解，W可用熱分解法制得【答案】B4．從海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯氣，除去氯氣應該采用的方法是 (

)A．加適量的KI溶液

B．通入溴蒸氣C．加入適量的NaOH溶液

D．加入適量的NaBr溶液【答案】D【解析】Cl2和Br2均能與KI反應生成I2，A錯誤；Cl2與Br2不發(fā)生反應，B錯誤；Cl2和Br2均與NaOH發(fā)生反應，C錯誤；Cl2與NaBr發(fā)生反應：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，D正確。5．(2023·廣東佛山二模)模擬從海水中提取鎂的實驗裝置、操作及目的如圖所示，能達到實驗目的的是 (

)【答案】B6．(2023·廣東中考改編)地球是一個美麗的“水球”，表面約71%被水覆蓋，淡水僅占總水量的2.5%；其余是海水或咸水。海水淡化是解決人類淡水資源短缺的有效措施。全球海水淡化水用途如圖1所示。海水淡化技術主要有熱分離法和膜分離法，熱分離法利用蒸發(fā)和冷凝分離水與非揮發(fā)性物質，能耗大，成本高；膜分離法利用薄膜的選擇透過性實現(xiàn)海水淡化，但現(xiàn)有薄膜的水通量低，應用受到限制，有科學家提出，給石墨烯“打上”許多特定大小的孔，制成單層納米孔二維薄膜?？蛇M行海水淡化。石墨烯海水淡化膜工作原理如圖2所示。依據(jù)上文，回答下列問題。(1)全球海水淡化水用途排在首位的是______。(2)熱分離法中，水發(fā)生了_____(填“物理變化”或“化學變化”)。限制熱分離法大規(guī)模應用的原因是___________。(3)石墨烯海水淡化膜允許____通過。(4)下列是四位同學對于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是 (

)【答案】(1)市政供水(2)物理變化能耗大，成本高(3)水分子(4