第八章 第一节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂同步课件PPT（人教版）

该高中化学课件聚焦金属矿物与海水资源的开发利用，涵盖金属冶炼原理及方法、海水综合利用流程等核心知识。通过教材知识梳理与重难点突破搭建学习支架，从金属活动性与冶炼方法的关联，到海水提镁、提溴等具体流程，构建连贯知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过金属冶炼方法选择的模型建构、海带提碘实验流程分析等，培养学生证据推理与实践能力。结合新高考考情设计典例与自测，强化知识应用，助力教师高效教学，提升学生资源可持续利用的科学态度与问题解决能力。

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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 课程标准 核心素养 1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理 2．以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义 3．以海水资源的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法，体会化学对促进入与自然和谐相处的意义 宏观辨识与 微观探析 1.具有将化学成果应用于生产、生活的意识 2．能运用所学化学知识分析金属矿物、海水资源开发利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估 一、金属矿物的开发利用 1．金属冶炼原理与实质 (1)原理：将金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料的过程。 (2)实质：用还原剂使化合态的金属得到电子还原成金属单质，即：Mn＋＋ne－===M。 2．金属冶炼的常用方法 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)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量； (5)加强废旧金属的回收和再利用。 二、海水资源的开发利用 1．海水资源的利用 (1)利用途径：海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。 (2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有　蒸馏法　、　电渗析法　、 　离子交换法　和　膜分离法　等。其中　蒸馏法　的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。 2．海水制盐 (1)从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。 (2)从海水中可以提取　镁、钾、溴　及其他化工产品。 (3)海水淡化与化工生产结合、与能源技术结合，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。 3．从海水中获取能量 (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。 　 金属的活泼性与冶炼方法 1．金属的冶炼原理 金属冶炼的实质是根据氧化还原反应原理，使金属矿物中的金属阳离子得电子生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。 2．金属冶炼方法的选择 少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在，如金、铂等。大部分金属以化合态形式存在于自然界，金属越不活泼，从其化合物中还原出来越容易，金属越活泼从其化合物中还原出来越困难。金属活泼性与冶炼方法的关系如下： 3．热还原法的分类及优缺点 (1)分类 (2)优缺点 ①用H2作还原剂时，生成产物H2O在高温下以H2O(g)蒸发出去，使制得的金属纯度较高，但成本也较高。 ②用CO作还原剂冶炼金属时，CO一般在冶炼炉中通过下列反应生成：C＋O2eq \o(=====,\s\up17(△))CO2，CO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO，所以用CO还原法冶炼得到的金属中混有杂质C，纯度不高。 ③用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和金属碳化物，得不到纯度较高的金属。 ④用铝热反应冶炼金属，克服了被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题，但是成本较高。 [典例示范] [典例1] 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　) 冶炼原理 方法 A 2HgOeq \o(=====,\s\up17(加热))2Hg＋O2↑ 热分解法 B 2Al2O3(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解),\s\do15(冰晶石))4Al＋3O2↑ 电解法 C Cu2S＋O2eq \o(=====,\s\up17(高温))2Cu＋SO2 热分解法 D Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 热还原法 解析：C　[活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。] [规律总结]　同一种金属可能有不同的冶炼方法，可根据原料、生产设备、金属的用途等来确定，如金属Cu可用热还原法、湿法冶炼。 [学以致用] 1．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜；Ⅱ.湿法炼钢。现代有：Ⅲ.铝热法炼铬；Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类，不正确的是(　　) A．Ⅰ，①　　　　　　　 B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④ 解析：B　[金属冶炼方法的选择与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等有关，需要在理解的基础上加以记忆。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生的反应分别是： Ⅰ.Cu2(OH)2CO3eq \o(=====,\s\up17(△))2CuO＋CO2↑＋H2O C＋2CuOeq \o(=====,\s\up17(△))2Cu＋CO2↑ Ⅱ.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Ⅲ.2Al＋Cr2O3eq \o(=====,\s\up17(高温))Al2O3＋2Cr Ⅳ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑。 则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。] 　　 海水资源的综合利用 1．海水制盐 (1)方法：把海水引到盐田上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。 (2)原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。 (3)食盐用途： ①氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq \o(=====,\s\up17(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②制钠和氯气：2NaCl(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))2Na＋Cl2↑。 2．海水提溴 海水提溴的主要反应原理为： 浓缩海水eq \o(――→,\s\up17(Cl2))Br2eq \o(――→,\s\up17(空气、水蒸气),\s\do15(吹出))溴蒸气eq \o(――→,\s\up17(SO2),\s\do15(吸收))HBreq \o(――→,\s\up17(Cl2))Br2(液体) (1)浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－得到浓缩。 (2)氧化：向经过酸化的浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。 (3)富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收，反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。 (4)提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。 3．海水提镁 (1)反应流程 (2)有关反应的化学方程式 ①MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2。 ②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。 ③MgCl2·6H2Oeq \o(=====,\s\up17(脱水))MgCl2＋6H2O。 ④MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑。 4．海带中提碘 (1)海带中含有碘元素的检验 ①反应原理 2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O。 ②实验步骤 (2)海带中提碘 ①流程 海带→灼烧成灰→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。 ②主要的化学反应原理 Cl2＋2KI===2KCl＋I2。 [温馨提示]　从海带中提取I2时，用氧化剂Cl2将I－氧化为I2，然后用有机溶剂(如CCl4)萃取水溶液中的I2，分液后再用蒸馏法将I2与有机溶剂分离开。 [典例示范] [典例2] 海藻中含有丰富的碘元素(以I－形式存在)。实验室中提取碘的流程如下： eq \x(海藻) eq \o(――→,\s\up17(灼烧)) eq \x(海藻灰) eq \o(――→,\s\up17(浸泡)) eq \x(悬浊液) eq \o(――→,\s\up17(①)) eq \x(含I－的溶液) eq \o(――→,\s\up17(②),\s\do15(适量Cl2)) eq \x(含I2溶液) eq \o(――→,\s\up17(③)) eq \x(碘的有机溶液)―→eq \x(晶体碘) (1)实验操作③的名称是　________　，所用主要仪器名称为　________　。 (2)提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是　________　(填序号)。 A．酒精(沸点78 ℃) B．四氯化碳(沸点77 ℃) C．甘油(沸点290 ℃) D．苯(沸点80 ℃) (3)在操作②中，溶液中生成少量ICl(ICl的性质类似于氯气)，为消除此杂质，使碘全部游离出来，应加入适量(填序号)　________　溶液，反应的离子方程式_______________________ _____________________________________________________。 A．KIO3 B．HClO C．KI D．Br2 (4)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是__________________________________________________________。 [解析]　从碘水中提取碘单质应加入有机萃取剂如苯、四氯化碳，酒精和甘油均溶于水，不能作萃取剂，然后在分液漏斗中分液即得到碘的有机溶液，再从碘的有机溶液中提取碘并回收溶剂，采用水浴加热蒸馏，其中在操作②中，为使少量的ICl中的碘全部游离出来，应加入还原剂，故只有C项符合，发生的化学反应为ICl＋KI===I2＋KCl。 [答案]　　(1)萃取分液　分液漏斗　(2)B、D (3)C　ICl＋I－===I2＋Cl－　(4)蒸馏法 [学以致用] 2．海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳　②向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物 ③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥 ④电解得到产物。 (1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是　________　(填序号)。 A．分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．复分解反应 (2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是　________　(填序号)。 A．此法的优点之一是原料来自大海 B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2 C．可用电解熔融氧化镁的方法制取镁 D．电解冶炼镁要消耗大量电能 解析：(1)从海水中提取镁的全过程中，涉及到的反应有： ①把贝壳制成石灰乳：CaCO3eq \o(=====,\s\up17(高温))CaO＋CO2↑，分解反应；CaO＋H2O===Ca(OH)2，化合反应。 ②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，复分解反应。 ③沉淀物与盐酸反应：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，复分解反应。 ④电解：MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑，分解反应。未涉及置换反应。 (2)由于MgO的熔点高，不能使用电解熔融MgO的方法冶炼Mg。 答案：(1)C　(2)C 1．我国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是(　　) A．蒸馏　 B．蒸发 C．过滤　 D．搅拌 解析：B　[实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，与海水晒盐的原理是相似的。] 2．下列各组物质，不需要经过化学变化就能够从海水中获得的是(　　) A．氯、溴、碘 B．钠、镁、铝 C．烧碱、氢气 D．食盐、淡水 解析：D　[海水经过蒸发可得到食盐和淡水。A、B选项中，海水中存在Cl－、Br－、I－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，要获得它们的单质必须失去或得到电子才能实现。C选项中，需要电解饱和食盐水获取。] 3．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶，其先后顺序正确的是(　　) A．②④⑤③① B．③②④①⑤ C．③④②⑤① D．②④③⑤① 解析：D　[由海水中提取镁可知，先在海水中加入熟石灰，使Mg2＋变成Mg(OH)2沉淀，过滤得到Mg(OH)2，然后再加盐酸溶解、浓缩结晶，在一定条件下脱水干燥，最终得到无水氯化镁。] 4．从海水中提取的溴占世界溴年产量的eq \f(1,3)左右。已知溴水呈橙色，将SO2气体通入溴水时，可以使溴水褪色。则下列有关叙述中正确的是(　　) A．SO2使溴水褪色，显示了SO2的漂白性 B．SO2使溴水褪色，显示了SO2的还原性 C．从溴水中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取 D．SO2是形成酸雨的唯一污染物 解析：B　[因为SO2具有较强的还原性，而溴单质具有较强的氧化性，将SO2气体通入溴水时，发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr而使溴水褪色。由于乙醇和水互溶，故不能作萃取剂(从溴水中提取溴)。酸雨有硫酸型酸雨(主要由SO2导致)和硝酸型酸雨(主要由NO和NO2导致)两种。] 5．目前世界上60%的镁是从海水提取的。海水提镁的主要流程如下： 提示：①MgCl2晶体的化学式为MgCl2·6H2O； ②MgO的熔点为2 852 ℃，无水MgCl2的熔点为714 ℃。 (1)操作①的名称是　________　，操作②的名称 　________　、　________　、过滤。 (2)试剂a的名称是　______________　。 (3)用电解氯化镁生产金属镁的化学方程式为 ____________________________________________________________________________________________________________。 (4)工业上是将氢氧化镁转化为氯化镁，再电解氯化镁来制取镁单质；而不采用加热Mg(OH)2得到MgO，再电解熔融MgO的方法制金属镁，其原因是______________________________________ _______________________________________________。 解析：(1)操作①的名称是过滤，得到固体溶质。操作②的名称是蒸发浓缩、冷却(或降温)结晶。 (2)溶解固体Mg(OH)2使之转化为MgCl2溶液需要加入HCl溶液。(3)在工业上用电解熔融氯化镁的方法来生产金属镁，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑。(4)工业上采用电解MgCl2而不采用电解MgO的方法制金属镁，其原因是MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量而增加生产成本。 答案：(1)过滤　蒸发浓缩　冷却(或降温)结晶 (2)HCl溶液(或盐酸) (3)MgCl2(熔融)eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑ (4)MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量而增加生产成本 $