8.1自然资源的开发利用-2023-2024学年高一化学同步教学讲义（人教版2019必修第二册）

第一节 自然资源的开发利用 知识解读·必须会 知识点一 金属矿物的开发利用 1.金属元素在自然界的存在形态 ⇒ 金属元素 2.常见金属的冶炼 （1）金属冶炼的原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解的方法把金属化合物还原为金属单质。 （2）金属冶炼的实质：金属离子金属单质，即Mn＋＋ne－===M。 （3）常用金属冶炼方法 方法名称 举例 主要特点 热分解法 2Ag2O4Ag＋O2↑ 2HgO2Hg＋O2↑ 适合冶炼活动性较差的金属 热还原法 CO作还原剂 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 冶炼的金属为合金(含碳)，生产成本较低 H2作还原剂 WO3＋3H2 W＋3H2O 冶炼金属纯度较高，成本较高 Na、Mg、Al作还原剂　 Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl44NaCl＋Ti 冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高 C作还原剂 2ZnO＋C2Zn＋CO2 2CuO＋CCO2＋2Cu 冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳) 电解法 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 金属纯度高，耗电量大，生产成本高 3.铝热反应 铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换反应称为铝热反应。 实验原理 Al作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来 实验装置 实验说明 （1）镁条：引燃剂 （2）氯酸钾：助燃剂 （3）铝热剂：由铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末组成的 （4）细沙：既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人 实验现象 （1）镁条剧烈燃烧 （2）氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应 （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，有熔融物落入沙中，冷却后变为黑色固体。 实验结论 在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热，生成的铁呈熔融态与固态分离。 实验原理 Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3 应用 （1）在冶金工业上常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn等； （2）可用于焊接钢轨等。 4.金属冶炼方法与金属活动性的关系 根据金属活泼性的不同，采用不同的冶炼方法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 电解 法 热还原 法 热分解 法 富集 金属存在的形式和应用历史与金属的活动性有直接关系。少数很不活泼的金属以游离态形式存在;金属越不活泼，被人类开发利用得越早。 5.金属矿物的合理开发和利用 （1）意义：节约矿物资源、节约能源、减少环境污染 （2）途径： ①提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 知识点二 海水资源的开发利用 1.海水资源的开发利用 海水中含量最多的为O、H两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他为微量元素。 2.海水水资源的利用 海水资源的利用方法 原理 海水制冷 直接利用海水进行循环冷却等 海水 淡化 蒸馏法 将海水加热蒸发汽化，然后蒸气冷凝而得到蒸馏水 电渗析法 利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的 离子交换法 用阴(阳)离子交换树脂除去海水中的阴(阳)离子得到去离子水 提取物质和元素 海水制盐、海水提溴、提碘、提镁等 3.海水化学资源的开发利用 （1）海水制盐 （2）与食盐相关的工业 ①氯碱工业：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②制取钠：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 ③制盐酸：H2＋Cl22HCl。 ④制漂白液：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 （3）海水提镁 过程： 原理： ①沉淀：Mg2＋＋2OH－==Mg(OH)2↓ ②溶解：Mg(OH)2＋2HCl==MgCl2＋2H2O ③脱水：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O ④电解：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ （4）海水提溴 工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴，其生产流程如下： ①写出ⅰ、ⅲ、ⅳ过程中反应的化学方程式。 ⅰ：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaCl。 ⅲ：SO2＋Br