第8章 1 第一节 第1课时 金属矿物、海水资源的开发利用（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】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，系统梳理金属冶炼原理（氧化还原反应）、不同活泼性金属的冶炼方法（电解法、热还原法等），以及海水淡化、提溴、提镁等资源提取流程，构建物质转化与资源利用的知识支架。 资料通过对比熔沸点分析冶炼原料选择培养科学思维，设计提溴提碘实验流程强化科学探究与实践，强调金属回收与环保渗透科学态度与责任。课中例题解析辅助教学，课后练习题助学生查漏补缺，实现知识应用与素养提升。

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】　1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。　2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。　3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 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式 2．金属的冶炼 (1)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的过程。 (2)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)冶炼方法 金属活泼性与冶炼方法的关系如下： 依据上述关系，填写冶炼下列金属的化学方程式： 热分 解法 分解HgO 2HgO2Hg＋O2↑ 电 解 法 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 热还 原法 高炉炼铁 Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 铝热法炼铁 2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 其他 方法 湿法炼铜 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 火法炼铜 Cu2S＋O22Cu＋SO2 其中热还原法常用的还原剂有焦炭、CO、H2、一些活泼金属等。 　1.结合下表中物质的熔、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 答案：从表中可以发现，MgO的熔点高，电解时耗能多；AlCl3的沸点比熔点低，易升华，且AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电。 3．合理开发和利用金属矿物资源的主要途径 (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。 　2.计算表明，用铝土矿生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J，回收铝质饮料罐得到铝与从铝土矿制铝相比，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？ 答案：(1)用铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝质饮料罐得到铝消耗的能量，由此可知，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。 (1)越活泼的金属元素，人类利用得越早 (　　) (2)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠 (　　) (3)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将W从其氧化物中还原出来 (　　) (4)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应 (　　) 答案：(1)×　越活泼的金属，越难冶炼，人类利用得越晚 (2)×　可以通过电解熔融氯化钠的方法获取金属钠，电解饱和食盐水得不到金属钠 (3)√　(4)√ 1．(2025·上海奉贤区高一测试)钛的活动性顺序接近锌，推测冶炼钛使用的是 (　　) A.电解法　　　　　 B．热还原法 C.热分解法 D．物理法 解析：选B。根据金属活动性顺序，K、Ca、Na、Mg、Al用电解法冶炼(电解熔融的化合物)，Zn、Fe、Sn、Pb、Cu用热还原法冶炼；Ag、Hg用热分解法冶炼。钛的活动性顺序接近锌，推测冶炼钛使用的是热还原法，故选B。 2．下列反应原理不符合工业上冶炼金属的方法的是 (　　) A.MgO＋H2Mg＋H2O B.3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 C.2HgO2Hg＋O2↑ D.2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 解析：选A。A项，Mg的金属活动性强，工业上通过电解熔融氯化镁冶炼金属镁；B项，工业上冶炼铁可采用CO热还原法；C项，Hg的金属活动性弱，可以通过热分解法获得单质汞；D项，Al的金属活动性强，且AlCl3是共价化合物，工业上通过电解熔融氧化铝冶炼金属铝。 3．铝热反应的实验装置如图1所示。下列说法不正确的是 (　　) A.该铝热反应的化学方程式是2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe B.工业上可利用铝热反应焊接钢轨 C.该实验过程中没有涉及的化学反应类型是化合反应 D.由图2可推出铝热反应是放热反应 解析：选C。A项，该铝热反应是在高温条件下铝与氧化铁反应生成铁和氧化铝，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，正确；B项，工业上可利用铝热反应焊接钢轨，原理是在高温下用铝将铁从氧化铁中置换出来且呈液态，正确；C项，该实验过程中镁条燃烧生成氧化镁的反应类型是化合反应，不正确；D项，由题图2可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，可推出铝热反应是放热反应，正确。 4．(2025·三亚高一期末)人类的生产和生活都离不开金属。金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程，历史上人类冶炼不同金属的大致年代如下图所示： (1)由上图可知，人类冶炼金属的年代远近主要和______________有关；通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的__________性。 (2)下列有关金属冶炼的叙述中，错误的是 ________(填字母)。 A.工业上常用电解熔融氯化钠来制备金属钠 B.加热分解氧化汞可制取金属汞 C.湿法炼铜可以用钠与硫酸铜溶液反应 D.工业上冶炼铜、铁时主要采用热还原法 解析：(1)由题图可知，金属的活动性越弱，冶炼年代越早，而金属的活动性越强，冶炼年代越晚，说明人类冶炼金属的年代远近主要和金属的活动性有关；金属具有延展性，通过敲打可将金属材料打制成不同的形状。(2)A项，工业上常用电解熔融氯化钠来制备金属钠，正确；B项，氧化汞受热分解生成汞和氧气，正确；C项，湿法炼铜是铁与硫酸铜溶液之间的反应，不是钠与硫酸铜溶液之间的反应，且钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜，不能得到金属铜，错误；D项，铜、铁属于活泼性一般的金属，工业上主要采用热还原法冶炼铜、铁，正确。 答案：(1)金属的活动性　延展　(2)C 知识点二　海水资源的开发利用 1．海水中的化学元素 多样性 H、O(含量最多的两种元素)以及Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%； 微量元素：铀元素、碘元素等 分散性 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.海水水资源的开发利用 (1)利用途径及海水淡化方法 (2)海水的蒸馏 ①主要仪器：A为蒸馏烧瓶，B为直形冷凝管，C为锥形瓶。 ②冷却水的流向：a口进，b口出。 ③B中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。 3．海水化学资源的开发利用 (1)海水制盐 ①氯碱工业：电解饱和食盐水可生产氢氧化钠、氢气和氯气。化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②制钠和氯气：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑(填化学方程式，下同)。 ③制盐酸：H2＋Cl22HCl。 ④制漂白液(“84”消毒液)：2NaOH＋Cl2===NaClO＋NaCl＋H2O。 ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NH4Cl＋NaHCO3↓，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 (2)“吹出法”海水提溴 ①工艺流程及基本操作 工 艺 流 程 基 本 操 作 浓缩 将海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br－浓缩 氧化 向浓缩的海水中通入Cl2，将Br－氧化成Br2 吹出 利用溴的挥发性，通入热空气，吹出溴蒸气 吸收 用SO2作为还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离 蒸馏 再用Cl2将氢溴酸氧化为Br2后蒸馏分离 ②氧化、吸收环节主要反应的离子方程式：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－、SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－。 　1.下图为海水提镁的工艺流程，写出下列步骤中相关反应的化学(或离子)方程式。 ①分解贝壳(主要成分是CaCO3)：________________________________ ________________________________________________________________________。 ②制备Ca(OH)2：______________________________________________ __________________________。 ③沉淀Mg2+：_______________________________________________ (填离子方程式)。 ④制备MgCl2：___________________________________________ _____________________________________________。 ⑤制取Mg：_______________________________________________ ____________________________________________。 答案：①CaCO3CaO＋CO2↑ ②CaO＋H2O===Ca(OH)2 ③Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+ ④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ⑤MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2．从海带中提取碘单质，相关实验步骤如下： ①灼烧海带至完全成灰，停止加热，冷却； ②在滤液中滴加稀硫酸及适当的氧化剂，然后加入几滴某溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④将海带灰转移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 (1)合理的操作步骤是_____________(填序号)。 (2)适当的氧化剂是________(填化学式)，反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 (3)证明含碘的操作及现象是____________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)③①④②　(2)H2O2　2I－＋2H＋＋H2O2 === I2＋2H2O　(3)取步骤②后的溶液于试管中，滴入淀粉溶液，溶液变蓝 (1)海水淡化的方法中，蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟 (　　) (2)通过物理变化即可提取海水中的氯化钠和溴 (　　) (3)蒸馏操作时，温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶的支管口处 (　　) (4)海水中含有钾元素，仅通过物理变化就可以得到金属钾 (　　) 答案：(1)√ (2)×　海水中的溴元素以溴离子的形式存在，溴离子转化为溴单质的过程中有新物质生成，属于化学变化 (3)√ (4)×　海水中含有钾元素，但要得到金属钾，需要通过电解等化学反应，而不仅仅是物理变化 1．将海水淡化作为饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是 (　　) A.加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 B.利用太阳能使海水蒸馏而淡化 C.将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水 D.将海水通过反渗透膜以除去所含离子 解析：选A。明矾净水是利用Al3+与水作用生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的悬浮物，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化。 2．在海水资源的综合利用中，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 (　　) A.溴、碘等非金属单质 B.钠、镁等金属单质 C.食盐(NaCl)、淡水 D.烧碱(NaOH)、纯碱(Na2CO3) 解析：选C。海水中氯、溴、碘、钠、镁、铝都以化合态形式存在，若制取其单质，必须经过化学变化。从海水中提取食盐和海水的淡化主要是将海水进行蒸发或蒸馏，是物理变化。从海水中获得烧碱和纯碱需要通过化学变化。 3．溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴，工艺流程示意图如下： 下列说法不正确的是 (　　) A.向酸化的海水中通入氯气，发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ B.海水中的Br－经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集 C.“吸收塔”内发生反应的化学方程式为SO2＋Br2＋H2O===SO3＋2HBr D.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节 解析：选C。A项，向酸化的海水中通入氯气，氯气和溴离子反应生成氯离子和溴单质，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，正确；B项，海水中的Br－经氧化、吹出、吸收后，可实现溴的富集，正确；C项，“吸收塔”内二氧化硫、溴和水反应生成H2SO4 和HBr，化学方程式为SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，错误；D项，“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节，正确。 1．目前电动车、手机等使用的新型电池——锂电池，是一种高效、环保电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，下列能冶炼出金属锂的方法是 (　　) A.电解法 B．热还原法 C.热分解法 D．铝热还原法 解析：选A。常见金属的冶炼方法有电解法、热还原法和热分解法等，Na、Mg、Al等活泼金属用电解法冶炼，锂的金属性介于钠和镁之间，应用电解法冶炼。 2．下列有关金属冶炼的说法正确的是 (　　) A.电解法制镁时，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.工业上用Al和Fe2O3冶炼大量单质铁 D.“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”发生了分解反应 解析：选B。镁能与CO2、N2反应，因此电解法制镁时，不能在CO2或N2中冷却降温，A错误；工业炼铁常用CO还原Fe2O3的方法，而不用铝热反应，因为利用铝热反应炼铁成本较高且得到的往往是铁和铝的混合物，难以分离，C错误；“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是铁与硫酸铜溶液发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，D错误。 3．下列关于海水资源综合利用的说法正确的是 (　　) A.海水晒盐可获得纯净的氯化钠 B.向海水中通入热空气可提取到液溴 C.用过滤的方法对海水进行淡化处理 D.从海带中获得碘单质的过程中发生了氧化还原反应 解析：选D。海水晒盐得到的是粗盐，其中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、SO等杂质，不是纯净的氯化钠，A错误；海水中的溴元素以离子形式存在，向海水中通入热空气不能提取到液溴，B错误；过滤只能除去海水中的不溶性杂质，不能对海水进行淡化处理，C错误；从海带中获得碘单质的过程中有元素化合价的变化，发生了氧化还原反应，D正确。 4．工业上制备下列物质的生产流程合理的是 (　　) A.由铝土矿冶炼铝：铝土矿Al2O3AlCl3Al B.从海水中提取镁：海水Mg(OH)2MgOMg C.由NaCl制漂白液：饱和食盐水Cl2漂白液 D.由黄铁矿制硫酸：黄铁矿SO2SO3H2SO4 解析：选C。工业上一般用电解熔融氧化铝的方法冶炼金属铝，故A不合理；工业上一般用电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁，故B不合理；工业上用98.3%的浓硫酸吸收SO3，故D不合理。 5．从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和溴等物质，工艺流程如下： (1)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，目的是________________________________________________________________________。 第二次通入Cl2后，为了除去过量的Cl2，可向溶液中加入适量________(填字母)。 A.Na2SO3溶液 B．FeBr3溶液 C.NaOH溶液 D．饱和NaCl溶液 (2)工业上获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的主要原因是________________________________________________________________________。 (3)从母液中得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2，除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入____________(填化学式)溶液中，充分搅拌后经过滤、洗涤可得Mg(OH)2。 (4)写出冶炼金属镁的化学方程式：______________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)步骤Ⅰ中获得的Br2浓度较低，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，目的是富集溴元素。Na2SO3、NaOH既能与氯气反应又能与溴单质反应，NaCl与氯气和溴单质都不反应，只有FeBr3能与氯气反应，而与溴单质不反应，故选B。 (2)工业上获取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH溶液的主要原因是石灰乳原料丰富，成本低。 (3)除去Mg(OH)2沉淀中混有的少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入MgCl2溶液中，充分搅拌后经过滤、洗涤可得纯净的Mg(OH)2。 (4)可通过电解熔融氯化镁的方法冶炼金属镁，反应的化学方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 答案：(1)富集溴元素　B (2)石灰乳原料丰富，成本低 (3)MgCl2　(4)MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 学科网（北京）股份有限公司 $