第8章 第1节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学必修第二册同步练测（人教版2019）

单击此处添加文本具体内容 第八章　化学与和可持续发展 第一节　自然资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 学习目标 核心素养 1.了解金属在自然界中的存在形式。 2.掌握金属的冶炼方法。 3.了解金属回收和资源保护的意义。 4.掌握海水资源的开发和利用。 5.认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。 1.科学探究与创新意识： （1）能从金属冶炼及回收再利用的问题出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验进行实验探究。 （2）设计从海水中提取溴、镁的工艺流程，并运用化学实验进行实验探究。 2.科学态度与社会责任：具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，有效使用金属材料、海水化学资源，加强金属资源的回收和再利用。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 [对应学生用书第92页] 一、金属矿物的开发利用 1.金属在自然界中的存在形态 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 3.金属矿物资源的开发和利用措施 （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。 利用率　 腐蚀　 回收　 再利用　 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 97% 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.海水中的化学资源 （1）海水中化学资源的特点 多样性 总含量超过99%：除H、O外，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F 11种元素；其他元素微量（＜1%） 分散性 虽然海水中元素种类很多，总储量 　很大　⁠，但许多元素的富集程度却 　很低　⁠ 很大　 很 低　 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 ①海水制盐：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。食盐除供食用外，还作为化工原料用于生产 　烧碱　⁠、 　纯碱　⁠、钠、氯气、 　盐酸　⁠等。 ②制取其他化工产品：从海水中制取 　镁、钾、溴　⁠及其他化工产品。 烧碱　 纯碱　 盐酸　 镁、钾、溴　 （2）海水化学资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 ③海水淡化与化工生产、能源开发等相结合，成为海水综合利用的重要方向。如图为海水综合利用的示意图。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 3.从海水中获得其他物质和能量 （1）从海水中提取铀和重水，用于 　核能　⁠开发。 （2）开发 　潮汐能　⁠、 　波浪能　⁠等新型能源。 核能　 潮汐能　 波浪能　 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.判断正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （1）海水淡化的方法中，蒸馏法成本最低。 （　×　） （2）海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素。 （　×　） × × 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 （3）海水中各种化学资源的开发过程中，都必须要发生化学反应。 （　×　） （4）从溴化钾中获取单质溴发生了氧化还原反应。 （　√　） × √ 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 [对应学生用书第93页] 要点一　金属的冶炼 1.人类使用金属的先后顺序与金属的活动性有什么关系？ 提示：金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上使用得就相对越晚；金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.当铁轨有缝隙时，维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃，使熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢地固定在一起。你知道其原理吗？ 提示：高温条件下，铝粉与氧化铁发生反应，化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 3.钠、钾、镁、铝等金属的冶炼均经历过一个极具戏剧性的过程，特别是铝，经历了一个由“贵族”到“平民”的过程。根据金属的活动性顺序怎样选择合适的冶炼方法？ 提示： 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 1.金属冶炼的三个步骤和目的 步骤 目的 矿石富集 提高矿石中有用成分的含量 冶炼 利用氧化还原反应原理，在一定条件下，用还原剂把金属从其矿石中还原出来，得到金属单质（粗） 精炼 用一定的方法，提炼纯金属 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.Fe、Cu、Mg常见的冶炼原理 （1）Fe 高炉炼铁：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 铝热法炼铁：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 （2）Cu 热还原法炼铜：2CuO＋C2Cu＋CO2↑ 火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2 湿法炼铜：Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 （3）Mg 热还原法炼镁：MgO＋CMg＋CO↑ 电解法炼镁：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 3.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 操作 实验现象 a.镁条剧烈燃烧；b.氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；c.反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；d.纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中 实验 结论 在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 4.常见几种金属的冶炼误区 （1）工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔融状态不导电。 （2）工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。 （3）Au、Pt一般用物理方法提取。 （4）Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 1.下列冶炼金属的反应原理，不正确的是（　　） A.铝热法炼铁：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe B.火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2 C.电解法制钠：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ D.电解法制镁：2MgO（熔融）2Mg＋O2↑ 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 解析　工业上冶炼镁的方法是电解熔融氯化镁，反应的化学方程式为MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑，D项错误。 答案　D 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 要点二　海水提溴 1.从海水提取溴经历了氧化→热空气吹出→氧化，两次氧化均是将Br－氧化为Br2，这样设计的目的是什么？热空气吹出利用了溴哪方面的性质？ 提示：设计两次将Br－氧化为Br2的目的是富集溴。热空气吹出是利用单质溴的挥发性。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.有人说提取溴过程中通入氯气氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建议是否合理？ 提示：不合理，直接萃取单质溴不仅需要大量的萃取剂，还会造成一部分溴流失，使成本增加。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 1.工艺流程 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2.主要过程 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 [例2]　海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图所示： （1）步骤①反应的离子方程式是 　　　　　⁠。  第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 （2）步骤③反应的化学方程式是 　　　　　⁠。  （3）从理论上考虑，下列物质也能充分吸收Br2的是 　　　　⁠（填字母）。  A.NaOH B.FeCl2 C.Na2SO3 D.H2O （4）步骤⑤蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃。温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则 　　　　　　　　　　　　⁠。  第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 [解析]　（1）海水中的溴离子容易被氯气氧化为溴的单质，氧化性氯气比溴强，反应的离子方程式为2Br－＋Cl2Br2＋2Cl－。（2）溴单质有氧化性，二氧化硫具有还原性，溴和二氧化硫在水溶液中易发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2OH2SO4＋2HBr。（3）NaOH溶液和溴单质反应生成溴化钠、次溴酸钠和水，可以吸收，故A正确；FeCl2溶液具有还原性，可以被溴单质氧化为氯化铁，可以吸收溴单质，故B正确；Na2SO3溶液具有还原性，可以被溴单质氧化，能吸收溴单质，故C正确；H2O和溴单质反应微弱，不能充分吸收溴单质，故D错误。（4）在溴水中，溴的沸点是58.5 ℃，水的沸点是100 ℃，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴蒸气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 [答案]　（1）2Br－＋Cl2Br2＋2Cl－　（2）SO2＋Br2＋2H2OH2SO4＋2HBr　（3）ABC　（4）溴不能完全蒸出，产率低 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 3.从海水中提取部分物质的过程如图所示，下列有关说法错误的是（　　） A.过程①需要加入化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作 B.母液到无水MgCl2的一系列变化中未涉及氧化还原反应 C.工业上一般用电解氯化镁溶液制取Mg单质 D.③和⑤均涉及反应：2Br－＋Cl2Br2＋2Cl－，该反应属于置换反应 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 解析　过程①是粗盐的提纯，需要加入NaOH、BaCl2、Na2CO3等化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作除去杂质，A项正确；母液到无水MgCl2的一系列变化中，经过了复分解反应、分解反应和化合反应，但未涉及氧化还原反应，B项正确；工业上一般用电解熔融氯化镁来制取Mg，C项错误；反应③和⑤是置换反应，D项正确。 答案　C 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 4.研究性学习小组的同学们用如图所示装置进行铝热反应的实验。请回答下列问题： （1）氧化铁与铝反应的化学方程式是 　　　　　⁠，  该反应为 　　　　⁠（填“吸热”或“放热”）反应。  （2）镁带燃烧的现象是 　　　　　⁠，镁带的作用是 　　　　　⁠。  第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 （3）同学们在实验过程中观察到纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。他们为探究此熔融物的成分，查阅资料可知有关物质的熔点、沸点数据如下： 物质 Al Al2O3 Fe Fe2O3 熔点/℃ 660 2 054 1 535 1 462 沸点/℃ 2 467 2 980 2 750 — 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 同学们分析数据后推测该熔融物是一种合金，其中的金属是 　　　　⁠，溶解该合金可选用下列试剂中的 　　　　⁠（填字母）。  A.FeSO4溶液 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.NaOH溶液 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 解析　（1）高温下，金属铝能够与氧化铁反应置换出铁，反应的化学方程式为2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应过程中放出大量的热。（2）镁在空气中剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，有白烟产生；镁带在铝热反应中提供热量，起到引燃剂的作用。（3）根据表中的数据可以看出，金属铝的熔点比铁的低，当金属铁是液态时，金属铝也是液态，所以铝热反应得到的是金属铁和铝的混合物。FeSO4、NaOH溶液不与Fe反应，所以既能和Fe反应又能和Al反应的物质为稀硫酸、稀硝酸。 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 答案　（1）2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3　放热　（2）剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼白光，有白烟产生　燃烧时提供热量，作为引燃剂引发反应（合理即可）　（3）Al、Fe　BC 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 2．金属冶炼 (1)冶炼原理和实质 (2)金属的冶炼方法 ①金属活泼性与冶炼方法的关系如下： 2Al2O3(熔融) eq \o(=====,\s\up15(电解),\s\do15(冰晶石)) 4Al＋3O2↑ ②金属的冶炼方法： 热分解法 分解HgO ________________________________ 电解法 冶炼钠 ____________________________________ 冶炼镁 __________________________________ 冶炼铝 ______________________________________ 2HgO eq \o(=====,\s\up15(△)) 2Hg＋O2↑ 2NaCl(熔融) eq \o(=====,\s\up15(电解)) 2Na＋Cl2↑ MgCl2(熔融) eq \o(=====,\s\up15(电解)) Mg＋Cl2↑ 热还 原法 高炉炼铁 Fe2O3＋3CO eq \o(=====,\s\up15(高温)) 2Fe＋3CO2 铝热法炼铁 ___________________________________ 其他 方法 湿法炼铜 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 火法炼铜 Cu2S＋O2 eq \o(=====,\s\up15(高温)) 2Cu＋SO2 2Al＋Fe2O3 eq \o(=====,\s\up15(高温)) Al2O3＋2Fe 1．(甘肃白银高一开学考)从金属利用的历史看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的冶炼是近百年的事。决定金属使用年代先后顺序的关键因素是(　　) A．金属的活泼性 B．金属的导电性 C．金属的延展性 D．地壳中金属元素的含量 解析　金属的活泼性越强，越容易与其他元素形成化合物，其化合物越不容易被还原，导致该金属的冶炼越难，所以决定金属使用年代先后顺序的关键因素是金属的活泼性，金属使用年代的先后顺序与金属的导电性、延展性及金属元素在地壳中的含量无关，答案选A。 答案　A 二、海水资源的开发利用 1．海水中的水资源 (1)储量：海水中水的储量约占地球上总水量的______。 (2)海水中水资源的利用 [例1]　下列关于金属冶炼的说法中错误的是(　　) A．电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却 B．热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等 C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得 D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 [解析]　A项，镁与CO2或N2都能反应，因此电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却；B项，热还原法常用有CO、H2、C、Al等四种还原剂；C项，金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，金属Al通过电解熔融氧化铝的方法获得；D项，回收旧金属可进行冶炼生成金属单质，也可用于制备其他化工产品，如回收铁、铝等。 [答案]　C 2．(山东青岛高一期中)空气吹出法是海水提溴的常用方法，其工艺流程如图所示，下列说法错误的是(　　) eq \x(\a\al(苦,卤)) eq \o(——→,\s\up15(Cl2)) eq \x(\a\al(溴水混,合物1)) eq \o(——→,\s\up15(热空气),\s\do15(吹出)) eq \x(\a\al(SO2吸,收液)) eq \o(——→,\s\up15(Cl2)) eq \x(\a\al(溴水混,合物2)) →…→ eq \x(\a\al(液,溴)) A．热空气吹出Br2，利用了溴的挥发性 B．通入Cl2发生的主要反应均为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 C．该流程体现出氧化性：Cl2>SO2>Br2 D．溴水混合物1到溴水混合物2的目的是富集溴元素 解析　由题给流程可知，氯气与苦卤中的溴离子反应生成氯离子和溴，得到溴浓度较低的溴水混合物1，用热空气将溴水混合物1中的溴吹出，溴与二氧化硫吸收液反应生成硫酸和氢溴酸，向反应后的溶液中通入氯气，氯气与溶液中的溴离子反应生成氯离子和溴，得到溴浓度较高的溴水混合物2，溴水混合物2经多步处理制得液溴。溴具有挥发性，热空气吹出溴蒸气利用了溴的挥发性，故A正确；由分析可知，通入氯气发生的主要反应均为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，故B正确；由溴与二氧化硫吸收液反应生成硫酸和氢溴酸可知，氧化剂溴的氧化性强于还原剂二氧化硫的氧化性，故C错误；由分析可知，溴水混合物2中溴的浓度高于溴水混合物1，说明溴水混合物1到溴水混合物2的目的是富集溴元素，故D正确。 答案　C [对应学生用书第96页] 1．(湖北华大新高考联盟模拟)海洋中蕴含着丰富的水资源和化学资源，下列说法错误的是(　　) A．从海水中可提取出NaCl，NaCl可用于制纯碱、氢气等 B．从海水中可提取出溴，溴是重要的化工原料 C．海水可用作火电厂、核电厂的循环冷却水 D．海洋中有机物含量很少，难以利用 解析　氯化钠是侯式制碱法制纯碱的原料，在氯碱工业中，电解饱和氯化钠溶液可制得氢气，故A正确；从海水中可提取出溴，溴是重要的化工原料，故B正确；海水可用作火电厂、核电厂的循环冷却水，故C正确；海洋中的生物体内含有有机物，海洋中有储量丰富的可燃冰，均可被利用，故D错误。 答案　D 2．(长沙高一期中)西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁，则化为铜，外化而内不化”，该反应被认为是现代湿法冶金术之祖。下列说法正确的是(　　) A．硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O，是混合物 B．“内不化”是因为内部的铁活泼性比表面的铁活泼性差 C．上述反应的离子方程式为2Fe＋3Cu2＋===2Fe3＋＋3Cu D．“化为铜”表明发生的是氧化还原反应 解析　硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O，是纯净物，A错误；“内不化”是因为铁表面被生成的铜所覆盖，内部的铁无法再发生反应，B错误；“化为铜”发生反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，反应中有元素化合价发生变化，是氧化还原反应，C错误，D正确。 答案　D $$