第8章 第1节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用（学用Word）-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦金属矿物与海水资源的开发利用核心知识点，系统梳理金属冶炼原理（氧化还原反应）、方法（电解法、热还原法等）及资源利用措施，同时涵盖海水水资源（蒸馏）、化学资源（制盐、提溴、提镁）的开发流程，构建完整知识脉络作为学习支架。 资料通过“思考”“教材挖掘”环节引导学生分析铝热反应现象、海水提镁流程等，培养科学思维与证据推理能力，实验设计（如海水蒸馏装置）强化科学探究与实践，资源回收能耗对比等内容渗透科学态度与责任。课中辅助教师教学，课后助力学生回顾知识、强化练习，有效查漏补缺。

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 知识点一 1.游离态　金、铂　化合态 2.（1）还原　（2）得到　还原 3.（2）2HgO2Hg＋O2↑　2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑　2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 【思考】 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，在人类历史上出现相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早。 【教材挖掘】 1.提示：从表中可以发现，MgO熔点比MgCl2的高，耗能多；AlCl3的沸点比熔点低，易升华，是共价化合物，熔融状态下不导电。 2.（1）提示：在高温下，Al与Fe2O3发生反应生成单质铁，放出大量的热。 （2）提示：Mg条燃烧，提供能量，作为引发剂，KClO3是助燃剂。 （3）提示：2Al＋Cr2O3Al2O3＋2Cr。 4.（1）利用率　（2）环保高效　（3）腐蚀　（4）回收　再利用 【思考】 提示：（1）从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，加强废旧金属的回收和再利用是合理利用金属资源的重要途径。 （2）实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响，走可持续发展道路。 知识点二 1.（1）97％　（2）淡化　循环冷却　蒸馏　反渗透 电渗析　（3）①直形冷凝管　蒸馏烧瓶　锥形瓶　②a　b　③防止液体暴沸 2.（1）Cl、Na、Mg　很大　很低　（2）①烧碱　纯碱　盐酸 b.2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑　d.2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　②镁、钾、溴 【思考】 提示：①CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2OCa（OH）2 ②Mg2＋＋2OH－Mg（OH）2↓ ③Mg（OH）2＋2HClMgCl2＋2H2O ④MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 【教材挖掘】 （1）提示：Cl2氧化Br－生成Br2，Cl2＋2Br－Br2＋2Cl－。 （2）提示：X是SO2，目的是还原Br2进而吸收Br2生成HBr，使溴得到富集；离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O2Br－＋S＋4H＋。 （3）提示：Y是蒸馏塔，目的是蒸馏出Br2。 第八章　化学与可持续发展 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 知识点一 【对点训练】 1.（1）√　（2）√　（3）×　（4）×　（5）× 2.C　银是不活泼的金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag。 3.（1）Al　焊接钢轨　（2）1∶2　3 解析：（1）该反应中Al失去电子被氧化，是还原剂；该反应可以用来焊接钢轨。（2）Fe2O3中Fe呈＋3价，Fe2O3得到电子被还原，Fe是还原产物，铝失去电子被氧化，Al2O3是氧化产物，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，冶炼1 mol Fe转移 3 mol 电子。 知识点二 【对点训练】 1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√ 2.D　灼烧海带应使用坩埚，A错误；过滤时应用玻璃棒引流，B错误；苯的密度比水的小，含I2 的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C错误。 3.C　由于Ca（OH）2比NaOH便宜，工业生产中常选用Ca（OH）2作为沉淀剂，C错误。 【随堂演练】 1.D　海水中含有Cl、Na、K、Mg、Ca、Br、B等元素，通过富集可以制取镁、食盐、单质溴等。海水中铁的含量很低，工业生产不以海水为原料制备钢铁。 2.B　蒸馏完毕后，应先熄灭酒精灯停止加热，由于此时装置内还有一定量的蒸气，因此要继续通冷却水，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸馏装置，A正确；蒸馏时，接馏分的锥形瓶不能用塞子密封，否则液体无法正常流下，B错误。 3.C　Hg为不活泼金属，可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来，A正确；Al为活泼金属，通常用电解熔融Al2O3的方法冶炼，B正确；Cu2S＋O22Cu＋SO2，该反应不属于分解反应，所以采用的不是热分解法，C错误；高温下用CO作还原剂冶炼铁，属于热还原法，D正确。 4.（1）Cl2＋2Br－2Cl－＋Br2 （2） Br2＋SO2＋2H2OH2SO4＋2HBr　Br2　1 （3）Cl2＞Br2＞SO2 解析：海水淡化可得到NaCl，电解熔融的NaCl可得到Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，发生的离子反应为Cl2＋2Br－Br2＋2Cl－，然后通入空气吹出Br2，再用SO2水溶液吸收Br2，发生反应Br2＋SO2＋2H2OH2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2 mol HBr，消耗1 mol SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏即可得到Br2。通过上述过程中的反应可判断出三种物质的氧化性由强到弱的顺序为Cl2＞Br2＞SO2。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用 1.以金属矿物、海水资源的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 2.能从化学的角度分析自然资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价。 知识点一　金属矿物的开发利用 1.金属元素在自然界中的存在形态 2.金属的冶炼 （1）概念：将金属矿物中的金属从其化合物中　　　　出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 （2）原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子　　　　电子被　　　　成金属原子，从而获得金属单质，即Mn＋＋ne－M。 3.金属的冶炼方法 （1）金属活泼性与冶炼方法的关系如下： （2）金属的冶炼方法 冶炼方法 冶炼原理及相应反应方程式 热分解法 分解HgO 电解法 冶炼钠 冶炼镁 冶炼铝 热还原法 高炉炼铁 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 铝热法炼铁 其他方法 湿法炼铜 Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu 火法炼铜 Cu2S＋O22Cu＋SO2 【思考】　人类使用金属的年代先后顺序与金属的活泼性有什么关系？ 【教材挖掘】 1.结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么冶炼铝时，选择Al2O3而不是AlCl3？ 物质 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 熔点/℃ 2 852 2 054 714 190（以分子形式存在） 沸点/℃ 3 600 2 980 1 412 180 2.铝热反应的原理是Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3，可以用如图所示装置进行演示： 可以观察到的现象有：①镁条剧烈燃烧；②氧化铁和铝粉发生剧烈反应；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，有熔融物落入细沙中，冷却后可被磁铁吸附。 （1）根据该实验能得出什么结论？ （2）该实验中，Mg条和氯酸钾的作用分别是什么？ （3）利用铝热反应，铝也可以将Cr置换出来（反应物是Cr2O3）。写出该反应的化学方程式。 4.金属矿物资源的开发和利用措施 （1）提高金属矿物的　　　　。 （2）开发　　　　的金属冶炼方法。 （3）防止金属的　　　　。 （4）加强废旧金属的　　　　和　　　　。 （5）使用其他材料代替金属材料。 【思考】　计算表明，从铝土矿生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J，回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比，前者的能耗仅为后者的3％～5％。通过对上述数据的分析和比较，你想到了什么？ 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应。（　　） （2）越活泼的金属元素，人类利用的越晚。（　　） （3）用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从其化合物中还原出来。（　　） （4）可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠。（　　） （5）可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al。（　　） 2.金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是（　　） A.用电解法制取金属钠：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑ B.用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5＋10Al6V＋5Al2O3 C.用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O＋H22Ag＋H2O D.用活泼金属Na为还原剂冶炼Ti：4Na＋TiCl4（熔融）Ti＋4NaCl 3.关于铝热反应：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，请回答： （1）该反应中还原剂是　　　　，该反应可用于　　　　　　。 （2）该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为　　　　，该反应中冶炼1 mol Fe转移　　　　mol电子。 归纳总结 1.金属活泼性顺序与金属冶炼方法的关系 金属冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 活泼性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag Pt Au 方法选择原因 单质还原性 强弱 阳离子氧化性 弱强 还原剂或特殊措施 直流电强制提供电子 H2、CO、C、Al等（△或高温） 加热 物理富集（或化学方法） 2.金属单质失电子能力依次减弱，金属阳离子得电子能力依次增强。 知识点二　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 （3）海水的蒸馏 ①主要仪器：A　　　　　　，B　　　　，C　　　　。 ②冷却水的流向：　　　　口进，　　　　口出。 ③B中加入碎瓷片的目的是　　　　　　。 2.海水中的化学资源 （1）海水中化学资源的特点 多样性 含量最多的H、O两种元素，加上　　　　　　、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99％，其他元素为微量 分散性 虽然海水中元素的种类很多，总储量　　　　，但许多元素的富集程度却　　　　 （2）海水化学资源的开发利用 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，得到氯化钠。氯化钠除供食用外，还作为化工原料用于生产　　　　、　　　　、钠、氯气、　　　　等。 a.氯碱工业：电解饱和食盐水，可生产氢氧化钠、氢气和氯气。 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 b.制钠和氯气：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 c.制盐酸：H2＋Cl22HCl。 d.制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3NH4Cl＋NaHCO3↓；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②制取其他化工产品 从海水中制取　　　　　及其他化工产品。 3.海水的综合利用 （1）海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已经成为海水综合利用的重要方向。海水综合利用的示意图如图所示。 （2）海水中其他资源的开发利用 ①获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。 ②开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。 【思考】　如图为海水提镁的工艺流程，写出下列步骤中的化学（或离子）方程式。 ①分解贝壳（主要成分是CaCO3）、制备Ca（OH）2：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②沉淀Mg2＋：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（离子方程式）。 ③制备MgCl2：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ④制取Mg：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【教材挖掘】 海水提溴工艺流程如图所示： 请思考下列问题： （1）海水中加氯气的目的是什么？写出有关离子方程式。 （2）X是什么物质？目的是什么？写出有关离子方程式。 （3）Y是什么？目的是什么？ 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）海洋约占地球表面积的71％，因此地球不缺水，人类可以任意使用，不用节约。（　　） （2）海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素。（　　） （3）海水中各种化学资源的开发过程中，都必须发生化学反应。（　　） （4）蒸馏操作时，温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口处，测量蒸气的温度。（　　） 2.从海带中提取碘的实验过程中涉及下列操作，其中正确的是（　　） A.将海带灼烧成灰 B.过滤得到含I－ 溶液 C.放出碘的苯溶液 D.分离碘并回收苯 3.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是（　　） A.上述过程涉及氧化还原反应 B.可以采用蒸馏法从海水中获得淡水 C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂 D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 归纳总结 1.海水中提取溴 （1）流程 （2）主要过程及反应原理 2.海带中提取碘 （1）流程 （2）通入Cl2的反应原理 发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－ I2＋2Cl－。 3.海水提镁 （1）工艺流程 （2）主要的化学反应原理 CaCO3CaO＋CO2↑ CaO＋H2OCa（OH）2 Ca（OH）2＋MgCl2Mg（OH）2＋CaCl2 Mg（OH）2＋2HClMgCl2＋2H2O MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑ 1.海水是巨大的资源宝库。如图表示以海水为基本原料的相关工业，其中不符合实际情况的是（　　） 2.蒸馏是一种常用的分离、提纯操作，下列有关叙述不正确的是（　　） A.蒸馏完毕后，应先停止加热，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸馏装置 B.蒸馏时的接收装置如图 C.冷却水应该从冷凝管的下口进水上口出水 D.做蒸馏实验时，在蒸馏烧瓶中应加入沸石，以防暴沸，如果在沸腾前发现忘记加沸石，应立即停止加热，冷却后补加 3.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是（　　） 选项 冶炼原理 方法 A 2HgO2Hg＋O2↑ 热分解法 B 2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑ 电解法 C Cu2S＋O22Cu＋SO2 热分解法 D Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 热还原法 4.海水是巨大的资源宝库，可以进行综合利用。从海水中提取淡水、食盐和溴的过程如图： （1）步骤Ⅰ获得Br2的反应的离子方程式为　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的，其反应的化学方程式为　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 在该反应中，氧化剂是　　　　（填化学式）；若反应中生成2 mol HBr，则消耗　　　　 mol SO2。 （3）根据上述反应可判断出SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　。 提示：完成课后作业　第八章　第一节　第1课时 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $