第8章 第1节 第1课时 金属矿物的开发利用 海水资源的开发利用-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 单选版）

本高中化学讲义聚焦金属矿物与海水资源的开发利用，系统梳理金属冶炼原理（加热分解法、电解法、热还原法）及海水提溴、提碘、制盐等工艺流程，构建从金属元素存在形态到资源综合利用的学习支架。 资料通过“微点拨”解析易错点（如电解MgCl2而非MgO的原因），题点训练融入真实情境题（如2025年合肥高一期末题），培养科学思维中的证据推理与模型认知。课中辅助教师突破重难点，课后助力学生通过归纳拓展（如金属活动性与冶炼方法关系）查漏补缺，强化资源可持续利用的科学态度。

第八章|化学与可持续发展 第一节　自然资源的开发利用 学习目标 重点难点 1.以海水、金属矿物、煤、石油等的开发利用为例,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.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 重点 金属冶炼原理,海水提溴的工艺流程、原理和分离提纯方法。 难点 金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系;物质提取的一般思路和方法。 第1课时　金属矿物的开发利用　海水资源的开发利用 新知探究(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 概念 将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来,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 原理 利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子得到电子被还原成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-M 3.金属的冶炼方法 (1)加热分解法(写出化学方程式) 制Hg:2HgO2Hg+O2↑。 (2)电解法(写出化学方程式) ①制Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。 ②制Al:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。 ③制Na:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 　　[微点拨]　①冶炼Mg时不能电解熔融MgO,因为MgO的熔点很高,耗能高。②冶炼Al时不能电解熔融AlCl3,因为AlCl3是共价化合物,熔融时不电离。③冶炼Al时用冰晶石在较低温度下熔解Al2O3,作助熔剂。 (3)热还原法:在高温加热条件下用还原剂把金属还原出来 ①常用的还原剂有焦炭、CO、H2等。 ②高炉炼铁:CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 ③铝热反应:Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。 　　[微点拨]　铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂,Al和MgO组成的混合物不能称之为铝热剂。 4.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。 [题点多维训练] 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,人类利用得越晚。 (√) (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)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al。 (×) 2.(2025·合肥市庐阳区高一期末)下列冶炼金属的方法错误的是 (　　) A.电解NaCl溶液制钠 B.高温加热HgO制汞 C.高温下用CO还原Fe2O3制铁 D.高温下用H2还原CuO制铜 解析:选A　电解NaCl溶液生成氢气、氯气、NaOH,应电解熔融氯化钠制钠,故A错误;Hg为较不活泼金属,则高温加热HgO制汞,故B正确;Fe为较活泼金属,则高温下用CO还原Fe2O3制铁,故C正确;高温下用H2还原CuO生成Cu和水,可用于制铜,故D正确。 3.下列关于金属冶炼的说法正确的是(　　) A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定 B．铜的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜 C．铁通常采用高温还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳 D．用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液可制得金属钠 解析：选A　金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，如钠、铝等，较活泼金属用热还原法，如铜、铁等，不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法冶炼，A正确；铜的湿法冶炼是将金属铁投入到硫酸铜溶液中，从而置换出铜，不能用钠，钠能与水反应，B错误；Fe通常采用热还原法冶炼，加入石灰石的目的是和铁矿石中的二氧化硅形成硅酸钙炉渣，C错误；制取钠应电解熔融氯化钠，而不是电解氯化钠溶液，D错误。 4.诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学反应过程为 ①2MoS2+7O22MoO3+4SO2; ②MoO3+2NH3·H2O==(NH4)2MoO4+H2O; ③(NH4)2MoO4+2HCl==H2MoO4↓+2NH4Cl; ④H2MoO4MoO3+H2O; ⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。 下列说法正确的是 (　　) A.MoS2煅烧产生的尾气可直接排放 B.MoO3属于金属氧化物,也属于碱性氧化物 C.进行②③④步反应的目的是提纯MoO3 D.利用H2、CO和Al分别还原等量的MoO3,所消耗还原剂的物质的量之比为2∶2∶3 解析:选C　A项,生成物SO2对环境污染严重,不可直接排放,错误;B项,MoO3能与NH3·H2O反应,故MoO3不属于碱性氧化物,错误;D项,1 mol H2、1 mol CO和1 mol Al作还原剂时,失去的电子分别为2 mol、2 mol和 3 mol,还原等量的MoO3时,转移电子数相同,此时消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,错误。 |归纳拓展|金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系 新知探究(二)——海水资源的开发利用 1.海水水资源的利用 (1)海水水资源的利用,主要包括海水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、反渗透法和电渗析法等。其中蒸馏法的历史最久,技术和工艺也比较成熟。 2.海水中化学资源的开发利用 (1)海水中的化学元素 海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物。海水中含量最多的O、H两种元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素,其总含量超过99%,其他元素为微量。虽然海水中元素的种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。 (2)海水制盐 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、盐酸等的化工原料。 ①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↑。 ②制钠和氯气:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。 ③制盐酸:H2+Cl22HCl。 ④制漂白剂(84消毒液):Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O。 ⑤制纯碱:NaCl+CO2+H2O+NH3==NH4Cl+NaHCO3↓,2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。 (3)海水提溴 ①海水提溴工艺流程如图所示: ②海水提溴的主要操作 浓缩 海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br-得到浓缩 氧化 向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化成Br2,其离子方程式为Cl2+2Br-==Br2+2Cl- 吹出 利用溴的挥发性,通入热空气和水蒸气,吹出溴蒸气 吸收 吹出的溴蒸气用SO2吸收,其吸收塔发生反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O==2HBr+H2SO4 蒸馏 再用Cl2将HBr氧化得到产品溴后蒸馏分离,其离子方程式为2Br-+Cl2==Br2+2Cl- (4)海带提碘 其中第④步涉及的离子方程式为2I-+H2O2+2H+==I2+2H2O。 (5)海水中提镁 [题点多维训练] 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)海水淡化的目的是除去海水中的盐类物质。 (√) (3)海水中含量最多的两种元素为Na元素和Cl元素。 (×) (4)海水中各种化学资源的开发过程中,必须都要发生化学反应。 (×) (5)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.下列关于海水资源综合利用的说法中,正确的是 (　　) A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化 B.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等 C.从海水中可以得到MgCl2,可电解MgCl2溶液制备Mg D.只通过物理变化即可从海水中提取溴单质 解析:选B　海水蒸发制海盐,氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂析出氯化钠晶体的过程是物理变化,故A错误;蒸馏法、电渗析法、反渗透法是海水淡化的主要方法,故B正确;电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气,不能得到金属镁,工业上是电解熔融氯化镁得到金属镁,故C错误;海水中溴元素是溴离子,海水提溴的工业生产过程是先氧化溴离子为溴单质,再用热空气吹出等一系列步骤得到,过程中有氧化还原反应,故D错误。 3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是 (　　) 干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液 A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行 B.沸水浸泡的目的是使I-充分浸出 C.由滤液获得碘水,发生的离子反应为2I-+H2O2===I2+2OH- D.可以用淀粉溶液检验碘水中的I2 解析:选C　干海带灼烧得到海带灰,海带灰溶于沸水,过滤得到含有碘离子的滤液,加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质,加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固体灼烧应在坩埚中进行,A正确。沸水浸泡海带灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,B正确。由滤液获得碘水,正确的离子方程式为2I-+2H++H2O2===I2+2H2O,C错误。淀粉遇I2变蓝,D正确。 4．(2025·山东日照期中)溴被称为“海洋元素”，从海水(弱碱性)中提取溴单质的流程如下。下列说法错误的是(　　) A．海水酸化可避免氯气与海水中的碱性物质反应 B．吹出塔中采用气—液逆流的方式，可使Br2被充分吹出 C．吸收塔中发生反应的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===SO＋2Br－＋4H＋ D．该流程中消耗1 mol Cl2，最终能够获得1 mol Br2 解析：选D　浓缩酸化的海水中含溴离子，通入氯气将溴离子氧化成溴单质，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，利用溴易挥发的性质，经过热空气吹出，被二氧化硫还原成溴离子，反应的化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，主要是富集溴元素，再经过氯气氧化得到溴水混合物，通过冷凝、精馏分离得到产品溴，据此解答。海水酸化可避免氯气与海水中的碱性物质反应，避免消耗更多的氯气，故A正确；吹出塔中采用气—液逆流的方式，可增大接触面积，可使Br2被充分吹出，故B正确；吸收塔内发生反应是二氧化硫、溴单质和水反应生成硫酸和溴化氢，反应的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===SO＋2Br－＋4H＋，故C正确；制取过程中需要溴的富集，每提取1 mol溴，理论上消耗氯气2 mol，该流程中消耗1 mol Cl2，最终能够获得0.5 mol Br2，故D错误。 5.(2025·丹东高一质检)某工厂对海水提纯后的母液(苦卤)进行综合开发利用的部分工艺流程如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.步骤②中可用热空气对Br2进行富集 B.可以用NaBr溶液除去工业Br2中微量的Cl2 C.工业上可通过电解MgCl2溶液的方法获得镁单质 D.用石灰乳沉淀Mg2+的好处是原料易得、价格低廉 解析:选C　A项,苦卤中主要含K+、Mg2+、Br-,步骤①中发生反应:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,Br-被氧化为Br2,可利用溴的挥发性分离溴单质,利用热空气吹出Br2,达到富集的目的,正确;B项,Cl2可与NaBr反应得到Br2,正确;C项,工业上可通过电解熔融MgCl2的方法获得镁单质,而不是电解MgCl2溶液,错误。 |归纳拓展|萃取与分液 1.萃取 (1)利用某种溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解能力的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法叫萃取。 (2)萃取后,可以用分液漏斗把互不相溶的两种液体分开,从而达到提取某物质的目的。 2.操作步骤 3.注意事项 (1)萃取剂必须具备的三个条件: ①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应; ②萃取剂和溶质互不发生反应; ③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。 (2)萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。 学科网（北京）股份有限公司 $