第四章第1节开发利用金属矿物和海水资源
一、教材分析
《开发利用金属矿物和构》是人教版高中化学必修二第四章第1节的教学内容，主要帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，解释化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。因此，教学要围绕这一教学目标展开。本节教学重点：解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
本节教学难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
二、教学目标
1．知识目标：
(1)说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法
(2)说出海水资源综合利用对人类社会发展的重要意义
2．能力目标：
(1)通过铝热反应及海水的实验，学会金属冶炼的原理及简单了解元素分析的方法
(2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。
3．情感、态度和价值观目标：
(1)通过了解金属回收的意义，培养学生的资源环保意识
(2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对化学学科的兴趣热爱
三、教学重点难点
重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
四、学情分析
学生已有的知识和实验水平有差距。有些学生化学实验基础都不好，所以讲解时需要详细。对于研磨和过滤等操作学生有一定的基础，但铝热实验是首次接触，需要教师指导并严格注意实验安全。
五、教学方法
1．实验法：铝热反应，海带中提取碘
2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习导学案，完成课前预习学案离。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：六人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好绿实验用具
七、课时安排：1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
（二）情景导入、展示目标。
【引言】 金属在自然界中的分布很广，但金属元素一般分布在什么区域？
【讲解】 （正确评价学生的回答，并补充）金属元素广泛分布于矿物中，动植物体内及海洋等区域中。
【质疑】 金属元素在自然界中，如矿物或海洋中，是如何存在的呢？这又与什么性质有关？
【板书】 一、金属的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属
【介绍】 我国的矿产资源现状，国情教育
【讲解】 我们日常使用的金属材料大多是金属单质或合金。因此必须把化合态的金属转化为金属单质－金属的冶炼。
【板书】 二、金属的冶炼
【设问探究】 我们该如何从矿石中提炼出金属单质呢？根据什么原理？
【学生活动】 分组讨论、发言
【讲解】 （正确评价学生的回答并复述）冶炼金属的根据是用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成单质，经过三个步骤。冶炼的步骤： 第一步：矿石的富集：除去杂质，提高矿石中有用成分含量。 第二步：冶炼：利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂还原。 第三步：精炼：采用一定方法，提炼纯金属。
【板书】 1、金属冶炼的实质 【分析探讨】金属离子的得电子能力是否全都相同？这与什么有关？
【讲解】 由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此，对于不同活性的金属离子就必须采取不同的还原方法进行冶炼。
【板书】 2、金属冶炼的方法
【分析】 一些不活泼的金属，它们是在金属活动顺序中位于氢后面的金属，如 Hg、Ag等，其阳离子得电子能力很强，所以其还原的条件比较容易达到。Hg、Ag的氧化物受热就能分解得到单质。
【板书】 (1)、热分解法 2HgO 2Hg＋O 2 ↑2AgO 2Ag＋O 2 ↑
【分析】 位于活动性顺序表中前端的金属如 K、Na、Ca、Al等金属，我们知道其还原性很强，容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子；一般的还原剂都无法把它的阳离子还原出来。我们只能使用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
【板书】 (2)、电解法 MgCl 2 (熔融) Mg＋Cl 2 ↑
【分析】 对于大多数金属，如位于金属活动顺序表中间一段的金属所对应的离子，得电子能力较强，其化合物又不能通过受热分解得到金属单质，必须使用还原剂还原金属阳离子。常见的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气。一些活泼金属也可作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。
【板书】 (3)、热还原法 ① 常用还原剂：焦炭、CO、H 2 、活泼金属(如Al)等
【练习】 分别写出这四种常用的还原剂冶炼赤铁矿的化学方程式。
【点评并强调】 若金属以硫化物或碳酸盐形式存在，应先将其转化成氧化物。
【实验探究】 实验 4—1 (实验前用磁铁检查一下室温条件下有无铁存在；反应后再用磁铁检查有无铁生成)观察、记录实验现象，并思考回答：反应前：无铁存在。反应中：发光、放热、反应剧烈。反应后：用磁铁检查生成物有块状物被吸起。2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3 +Q。Al的还原性强于铁，也能与化合态氧结合。证明Al的还原性强于Fe，Al可与化合态的氧反应。 （演示铝热反应，由学生写出反应方程式，并分析各种试剂的作用）。
【说明】 在该反应中，镁条和氯酸钾是引燃剂，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应。由于该反应放出大量的热，只要反应已经引发，就可剧烈进行，放出的热使生成的铁熔为液态。 【设疑】 发生了什么反应？如何书写化学方程式呢？ 2Al+Fe 2 O 3 =2Fe+Al 2 O 3
【讲述】 我们把上述反应称为铝热反应。
【板书】 ②铝热反应
【应用探究】 铝热反应有什么用途呢？
【放录像】 铝热反应在生产中的应用：焊接钢轨、冶炼难熔金属。看录像。体会化学在生产、生活中的实际应用，激发学生热受化学的情感。
【讲述并板书】 ③应用： a：野外焊接。 b：冶炼难熔金属（要求学生写出冶炼铬、锰的反应）。 2Al＋Cr 2 O 3 ＝2Cr＋Al 2 O 3 4Al＋3MnO 2 ＝2Al 2 O 3 ＋3Mn
【小结】 金属冶炼的方法：（投影）
【过渡】 地球上的金属矿产资源是有限的，无法再生，而且随着金属的使用，金属会被腐蚀而污染环境，那么我们应该具体怎么做呢？
【板书】 三、金属的回收与环境、资源保护
【阅读指导】 阅读教材相关内容。
【讲述】 正确评价学生的回答并归纳。
【讲述】 有关金属回收再利用的好处。 1、废旧金属的最好处理方法是回收利用。 2、回收利用废旧金属的意义是减少垃圾量，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。
【资料介绍】 以铝为例，生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约 2500万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约5000万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省95％以上的能源消耗。 每生产一吨原铝锭需要消耗能源 213．2TJ(电能约占82％)，而生产一吨再生铝合金锭所需能源消耗为5．5TJ(燃料约占80％)，仅为原铝锭生产能源消耗的2．6％，优势比较明显。由于铝可以反复循环使用，从再生铝废料中再生产铝，其节能效果更加显著。另外，再生铝生产中二氧化碳的产生量和排放量与原铝生产相比，大为减少。有资料统计，再生铝生产可比用水电生产原铝减少二氧化碳排放量91%，比用燃油发电减少二氧化碳排放量97％以上，比用煤发电减少的二氧化碳排放量更多，环保效益十分显著。
【小结】 指导学生归纳本节课的内容。
【作业】 上网查资料了解中国金属的回收利用情况，并写一份调查报告（ 300字左右）
【引入】 海洋约占地球表面积的 71%，具有十分巨大的开发潜力。海洋对于人类的意义，已不再局限于传统的提供生存的自然环境、渔盐之利、航运交通、国家安全等方面。海洋农牧化、海洋油气开发、深海采矿、海水综合利用等产业开发已形成规模，并显示出巨大潜力。开发利用海洋资源，保护海洋生态环境，是解决人口、资源、环境问题的重要途径。我国的社会和经济发展将越来越多地依赖海洋。
【资料展示】 海洋之所以被誉为人类未来的希望，是因为海洋中有丰富的资源和能源。海洋自然资源的分类有多种，《中国自然资源丛书·海洋卷》按照海洋资源的性质、特点、存在形态，将海洋资源分为 6个大类：①海洋生物资源（包括渔业资源、药物资源、珍稀物种资源）；②海底矿产资源（包括金属矿产资源、非金属矿产资源、石油和天然气资源）；③海洋空间资源（包括土地资源、港口和交通资源、环境空间资源）；④海水资源（包括盐业资源、溶存的化学资源、水资源）；⑤海洋新能源（包括潮汐能资源、波浪能资源、海流能资源、温差和盐差能资源、海上风能资源）；⑥海洋旅游资源（包括海洋自然景观旅游资源、娱乐和运动旅游资源、人类海洋历史遗迹旅游资源、海洋科学旅游资源、海洋自然保护区旅游资源）。
【板书】 一、海洋资源的分类 【多媒体投影】
【讲述】本节我们仅以海水资源为例，一起来探究一下海水资源的利用和海水化学资源的利用前景。
【阅读教材及资料并思考】 1、海水中水资源的利用包括哪几部分？ 2、海水淡化有哪些方法？
【资料展示】 海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉。这是海水资源开发的一个领域。据预测， 2000年时美国工业用水的1/3将由海水提供。我国今后也要发展海水直接利用工程。在沿海地区，特别是在电力、冶金、化工等行业推广海水冷却方法，同时推广在生活领域中使用海水，如冲洗、除尘、消防、灌溉、印染等。目前青岛市已有20多个单位直接利用海水，年用海水量占全市工业用水量的67％，上海石化总厂每小时用海水量达100×10 4 t，青岛、大连、天津等城市的发电、石油、化工等部门每年直接利用海水达50×10 8 m 3 。 海水淡化现有 20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的是蒸馏法、电渗析法和反渗透法。蒸馏法即通过将海水加热蒸发，再把蒸汽冷凝得到淡水。这是传统的方法，目前生产能力最大。这种技术正朝着容量大型化（日产10×10 4 t以上）和目的多重化的方向发展，如利用淡化后的浓缩海水提取有用物质，利用发电厂余热进行海水淡化等。我国已进行了日产百吨的淡化装置试制，具备了设计和研制大、中型蒸馏淡化装置的技术能力。 我国的海水化学资源
【讲述】 海水水资源的利用包括两个方面， 1、海水直接利用。2、海水的淡化。
【板书】 二、海水水资源的利用： 1、海水直接利用。 2、海水的淡化。
【讲述】 水淡化的方法已有十几种，主要的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，是目前海水淡化的主要方法。此法耗能大成本较高，因此可利用太阳能进行海水蒸馏淡化。 蒸馏装置图
【资料展示】 太阳能海水蒸馏器 第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。２０世纪６０年代，美国在佛罗里达的戴托纳海滩，建立了供大规模太阳能蒸馏研制工作用的特殊实验站。希腊、阿尔及利亚、澳大利亚等国也进行了许多太阳能蒸馏试验。世界上最大的池式太阳能蒸馏器在希腊的帕特莫斯，玻璃总面积为８６５１平方米，最大日产量为４０立方米淡水。 太阳能蒸馏器结构简单，主要由装满海水的水盘和覆盖在它上面的玻璃或透明塑胶盖板构成。水盘表面涂黑，装满待蒸馏的水，盘下绝热，水盘上覆盖的玻璃或透明塑胶盖板下缘装有集水沟，并与外部集水槽相通。太阳辐射透过透明盖板，水盘中的水吸热蒸发为水蒸气，与蒸馏室内空气一起对流。由于盖板本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸气上升并与盖板接触后凝结成水滴，沿着倾斜盖板借助重力流到集水沟里，而后再流到集水器中。池式太阳能蒸馏器中海水的补充可以是连续的，也可以是断续的。虽然它有很多不同的结构形式，但基本原理是一样的。这类蒸馏器是一种理想的利用太阳能进行海水淡化的装置。
【讲述】 海水中溶存着 80多种元素，其中不少元素可以提取利用，具有重要的开发价值。我国对海水化学元素的提取都有一些研究，可以列为未来的开发产业。
【板书】 三、海水化学资源的利用
【实验探究】 海水中几种重要元素的提取： 1、海水提溴 2、海带中碘元素的证明？
【学生活动】 1、阅读教材，写出有关海水提溴利用原理的化学方程式。 2、描述“海带中碘元素的证明”实验现象写出相关的化学方程式。
【作业】 上网查资料了解从海水中提取其它元素（如钾、镁等），并写一份调查报告（ 1000字左右）。 【板书设计】 一、海洋资源的分类 二、海水水资源的利用： 1、海水直接利用 2、海水的淡化 三、海水化学资源的利用
（四）反思总结，当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。（课堂实录）
（五）发导学案、布置预习。
布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
九、板书设计
一、金属的存在：游离态：少数不活泼的金属；化合态：多数比较活泼的金属
二、金属的冶炼 1、金属冶炼的实质 2、金属冶炼的方法 (1)、热分解法 (2)、电解法 (3)、热还原法 ① 常用还原剂：焦炭、CO、H2、活泼金属(如Al)等 ②铝热反应 ③铝热反应的应用： a：野外焊接。 小结：金属冶炼的方法：
三、金属的回收与环境、资源保护
四、海水化学资源的利用(共46张PPT)
第 四 章
化学与自然资源的开发利用
第 一 节
开发利用金属矿物和海水资源
一、金属矿物的开发利用
我国21世纪初可持续发展的总体目标是：可持续发展能力不断增强，经济结构调整取得显著成效，人口总量得到有效控制，生态环境明显改善，资源利用率显著提高，促进人与自然的和谐，推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。
自然资源与可持续发展
金属的冶炼
自然界中的金属大都以化合态存在
用化学的方法把化合态的金属变成游离态
要考虑的问题
矿石的富集
合适的冶炼方法
如何精炼
+n
M
矿石中的金属是:
分析:
得电子, 被还原
化合态
M
0
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性逐渐减弱
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性不同，还原方法一样吗？
p88
（1）热分解法:适用于金属活动性顺序表中氢以后的金属冶炼。 Hg Ag
（2）热还原法:适用于金属活动性顺序表中部的金属冶炼 Zn Fe Sn Pb (H) Cu
（3）电解法:适用于钾、钠、钙、铝等活泼金属的冶炼。 K Ca Na Mg Al
(4) 物理提取法：适用于极不活泼的金属的冶炼。Pt Au
简单，实用，节省的原则
1.热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。
冶炼方法的选择原则:
2Ag2O == 4Ag + O2↑
▲
2HgO == 2Hg + O2↑
▲
高温
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
2.热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法
常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气
和活泼金属等
WO3 + 3 H2 === W + 3H2O
高温
Fe2O3 + 2 Al === 2Fe + Al2O3
高温
MgO + C === Mg + CO
高温
3．电解法
在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
2Al2O3(熔融)===== 4Al + 3O2↑
电解
冰晶石
2NaCl(熔融) ==== 2Na + Cl2↑
电解
MgCl2(熔融) ==== Mg + Cl2↑
电解
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
同种金属可以有不同的冶炼方法: 如 Mg 既可用还原法, 也可用电解法, 根据其不同用途选择不同的冶炼方法。
活泼 中等活泼 不活泼
（C、CO、H2、Al等）
（氧化物、氯化物）
（氧化物）
练 习
1.下列各组金属最适合用 H2 或 CO 把它
从化合物中还原出来的是
A. Ca、Mg B. Al、Fe
C. Fe、Cu D. Hg、Ag
2.列金属氧化物不能用焦炭还原的是
解题思路: 碳的还原性一般介于A1～Zn 之间， 故一般比碳还原性强的金属，不能用碳还原。
A. CaO B. Ag2O C. CuO D. Fe2O3
C
A
3、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属
的是（ ）
A、加热氧化铝 B、加热碳酸钙
C、电解熔融氯化钠
D、氯化钠与铝粉高温共热
4、根据金属在金属活动顺序表中的位置
及性质，推测制取下列金属最适宜的方法：
① Na ② Zn
③ Hg ④ Au
C
电解法
加热还原法
加热分解法
物理提取法
实验4－1
铝热反应 p89
1、镁条的作用是什么？
2、氯酸钾的作用是什么？
问题
引燃剂
反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。
Fe2O3+ 2Al === 2Fe + Al2O3
高温
铝热剂
反应现象：剧烈反应，发出强光，纸漏 斗被烧穿，沙子上落有黑色铁珠。
结论：铝是常用的还原剂，在一定的条件下与某些金属氧化物反应，把其中的金属还原成单质。
Fe2O3 + 2Al === 2Fe + Al2O3
高温
其它铝热反应
高温
3Co3O4 + 8Al === 9Co + 4Al2O3
3MnO2 + 4Al === 3Mn + 2Al2O3
高温
Cr2O3 + 2Al === 2Cr + Al2O3
高温
铝热反应的应用
铝热反应的原理可以应用在生产上，如用于焊接钢轨等。在冶金工业上也常用这一反应原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼钒、铬、锰等等高熔点金属
K Ca Na Mg Al︱Zn Fe Sn Pb (H) Cu ︱Hg Ag︱Pt Au
电解法
热还原法
热分解法
物理
提取法
（C、CO、H2、Al等）
不同金属冶炼方法的选择归纳：
▲ 金属的回收和资源保护 p89
回收金属的意义：
（1）节约矿物资源；（2）节约能源；
（3）减少环境污染。
二、海水资源的开发利用
从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中
是“历史留给人类的资源储备”
海洋是美丽的，
也是富饶的
海洋生物资源
含80多种元素，以氢、氧、
氯、钠、镁、硫、钙、钾等
较多。被称为“元素的故乡”。
海水中铀多达45亿吨是已知陆地铀矿储量的4500倍。氘有50亿吨足够人类用上千万年
海水中的化学资源
海洋中的矿产资源
海水资源的广泛性：
◆海洋约占地球表面积71%
海洋中的资源
◆动物:（鱼类、海狮、海马、贝类……
◆植物:（海草、海带…………
◆矿物:（各种盐、NaCl、MgCl2 ……….
海底金属结核矿、石油
◆（水资源及各种溶解的盐类)
海水中的水1.3×109 亿吨
占地球总水量97%（3% 在陆地、淡水）
海水中除了水以外，还含有80多种元素，有的含量很大（如NaCl ）有的含量很少（如Au）
海水资源的多样性：
◆海水中溶解和悬浮大量的无机物和有机物
◆按含量计：含O、H 及 Cl、Na、S、C、F、
B、Br、Sr共13种元素的质量占总水量的
99%，其余1%为70多种含量微少的元素。
海水资源的分散性：
◆海水因为量太大、面太广，大多数元素尽管
量很大但由于太分散 ，含量极微少
◆如：海水中金元素总含量约为50000000t（5千
万吨）但一顿海水中只含金元素0.000004g（10亿分之四克）
（百分之0.000004克）
海水综合利用的重要方向
海水综合利用的重要方向是：海水淡化同
化工生产结合、同能源技术结合。如从海水中
制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，如
生产烧碱、纯碱、金属钠以及氯气、盐酸、漂
白粉等含氯化工产品。从海水中制取镁、钾、
溴及其化工产品，是在传统制盐工业上的发展。
从海水中获得其他物质和能量具有广阔的前景。
例如，铀和重水目前是核能开发中的重要原料，
从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战
略意义。化学在开发海洋药物方面也将发挥越
来越大的作用。潮汐能、波浪能等也是越来越
受到重视和开发的新型能源。
海水资源的利用：
主要有：
1.海水中水资源的利用
海水的淡化（咸水 → 淡水）
2.直接利用海水进行循环冷却（作冷却
用水）
海水的淡化：
（1）海水淡化的途径:
◆从海水中提取淡水
◆从海水中分离出盐
（2）海水淡化的方法:p90
◆蒸 馏 法（最先使用，技术成熟，但成
本高）
◆电渗析法（成本低，但未能大量生产）
◆离子交换法（目前正迅速发展，但需要
不断更新离子交换树脂）
蒸馏法所用的装置及原理
◆原理： 加热到水的沸点,使水汽化变成水蒸气，再冷凝得淡水。
进
冷却水 出
煮
海
为
盐
海水浓缩
过滤
HCl溶液，适量
蒸发结晶
NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液
过量
食盐的提取
海水的综合利用
（1）海水制盐——生产 NaCl
（2） NaCl的水溶液制 NaOH
（3）制金属 Na
（4）制 Na2CO3
2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2NaCl（熔融）=== 2Na + Cl2
电解
2NaCl+ 2H2O === H2 + Cl2 + 2NaOH
电解
海水
蒸发
粗盐 水、重结晶 精盐
母液
Mg(OH)2
① MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓+ CaCl2
◆从海水中制金属镁
② Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + H2O
③ MgCl2(熔融) === Mg + Cl2
通电
盐酸、浓缩 MgCl2 H2O 脱水 MgCl2 电解 Mg
石灰乳 CaO 贝壳
水
煅烧
①
②
③
海水中提取溴的实验
实验方法：
（1）用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的
海水酸化。
（2）向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴
离子转化为溴单质。
（3）向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸
气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的
吸收塔内。转化为氢溴酸
（4）向吸收塔中溶液内通入适量的氯气。最
后经蒸馏可得液溴 (用CCl4萃取)
海水中提取溴实验的方程式
2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl
上面置换反应得到的 Br2 的浓度
很低，难以收集，用空气吹出 Br2 后
用 SO2 吸收，使溴得到富集，
Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4
2HBr + Cl2 = Br2 + 2HCl
如何证明海带中存在碘元素 [实验4-2]
（一）实验方法：
（1）称取3g干海带，用刷子把干海带表面的附着物刷净
（不要用水洗，有 I-）。 将海带剪碎，用酒精润
湿（便于灼烧）后，放在坩埚中。 （2）用酒精灯灼烧盛有海带的坩埚，至海带完全成灰，
停止加热，冷却。 （3）将海带灰转移到小烧杯中，向烧杯中加入10ml蒸馏
水，搅拌，煮沸2min－3min，使可溶物溶解，过滤。 （4）向滤液中滴入几滴硫酸，再加入约1ml H2O2溶液，
观察现象。取少量上述滤液，滴加几滴淀粉溶液，
观察现象。
(二)实验现象：
加入H2O2溶液后，溶液颜色变为深黄
色；加入淀粉溶液后，溶液又变为深蓝色。
(三) 化学方程式：
2KI + H2O2 + H2SO4 = I2+ K2SO4 + 2H2O
海水综合利用联合工业体系一例 p92
由于镁很活泼，是还原性很强的金属，所以加热时能与许多气体物质反应。如空气、二氧化碳、氮气等，但不与氢气和稀有气体反应。
练 习
镁粉是焰火、闪光粉中不可缺少的原料,工业制造镁粉是镁蒸气在气体中冷却,下列可做冷却剂的是(1)空气 (2)CO2 (3)Ar (4)H2 (5)N2 A.(1)(2) B.(2)(3) C.(3)(4) D.(4)(5)
C
2.下列叙述中所描述的物质一定是金属元
素的是
A．易失去电子的物
B．原子最外层只有一个电子的元素
C．单质具有金属光泽的元素
D．第三周期中，原子的最外层上只有
2个电子的元素
D
3.铝加入下列物质中会产生气体的是
A．熔融NaOH B．KOH溶液
C．Na2O2 固体 D．Na2O2和水
4.铝热剂中铝的作用是
A．催化剂 B．氧化剂
C．还原剂 D．填充剂
B D
C
5.下列冶炼金属的反应，一定是置换反应
的是
A．热分解法 B．电解法
C．铝热法炼铁 D．高炉炼铁
C
6.下列说法中不正确的是
A．金属的冶炼原理，就是利用氧化还原反应
原理，用还原剂在一定条件下将金属从矿
石中还原出来
B．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂
C．金属由化合态变为游离态，都是被还原
D．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一
般较弱
A B
7.下列冶炼金属的反应，一定是分解反应
的是（ ）
A．热分解法 B．电解法
C．铝热法炼铁 D．高炉炼铁
A B
8.列金属冶炼方法与其他三种不同的是
A．Fe B．K C．Mg D．Al
A
9.下列海洋资源中属于可再生资源的是
A．海底石油、天然气 B.潮汐能
C.滨海砂矿 D.锰结核
10.下列哪种方法不能实现海水的淡化
A．蒸馏法 B．电渗析法
C．离子交换法 D．电解法
B
D
11.下列属于海水化学资源利用的是
A．海水淡化 B．海水提盐
C．海水提溴 D．海水发电
12.用 H2 做还原剂和用金属做还原剂相比
较，所得金属的纯度
A．用 H2 高 B．用金属的高
C. 二者相同 D．无法比较
用 H2 还原的产物是金属和水，水受热挥发，只得到金属；用金属还原所得的是混合物（金属与金属的化合物）。
B C
A第四章第1节开发利用金属矿物和海水资源
课前预习学案
一、预习目标
预习金属的冶炼原理与“铝热反应”实验，了解海水资源的开发利用
二、预习内容
1、金属在自然界中存在的形态？
2、金属冶炼的实质
利用_______________原理，使金属化合物中的金属元素还原为金属单质。
3、金属冶炼的方法
（1）冶炼铝的方法： ，相关化学方程式：
（2）冶炼铁的方法： ，相关化学方程式：
冶炼铁的方法： ，相关化学方程式：
（3）冶炼铜的方法： ，相关化学方程式：
冶炼铜的方法： ，相关化学方程式：
（4）冶炼镁的方法： ，相关化学方程式：
（5）你所知的冶炼其它金属的方法：
相关化学方程式：
4为什么人类使用铁器比使用铜器晚？
5地球上的金属矿物资源是有限的，如何合理开发和有效使用金属资源？
课内探究学案
学习目标
了解金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法
了解海水资源综合利用对人类社会发展的重要意义
复习重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
复习难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
二、学习过程
一、金属的冶炼：金属冶炼是工业上将金属从含有金属元素的矿石中还原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属冶炼的方法主要有：
1、热分解法：对于＿＿＿金属，可以直接用＿＿＿＿＿方法将金属从其化合物中还原出来，例如：
＿HgO＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿Ag2O＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
2、热还原法：在金属活动性顺序表中处于＿＿＿位置的金属，通常是用还原剂（＿＿、＿＿、＿＿、＿＿＿等）将金属从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3+ CO ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；WO3+ H2 ＿＿＿＿＿＿＿＿；
ZnO+ C＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；MgO+ C ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
Fe2O3+ Al ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Fe+CuSO4=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
3、电解法
活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：
2NaCl（熔融） 2Na+Cl2↑；MgCl2（熔融） ＿＿＿＿＿＿；
2Al2O3 ＿＿＿＿＿＿。
一些对纯度要求较高的不活泼金属也可以采用电解其盐溶液的方法来进行冶炼，例如：
2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
4、有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：
Cu2S+O2 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、海水资源的开发利用
1、海水资源的开发的方案
(1)从海水中提取淡水——海水淡化，海水淡化的方法主要有＿＿＿法、＿＿＿＿法、＿＿法等。(2)海水制盐(3)从海水中提取＿、＿、＿、＿等化工产品(4)从海水中获取＿＿＿＿作为核能开发的重要原料(5)从海水中获取其他物质和能量。
2．从海水中提取物质的方法
海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如：
(1)从海水中提取溴的主要工艺流程
①用蒸馏法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。
②向酸化的海水中通入适量的氯气，使＿＿＿转化为＿＿＿：2NaBr+Cl2=Br2+2NaCl
③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到＿＿的目的：＿Br2+＿SO2+＿H2O=＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质。
(2)进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题
①反应原理：海带中的碘元素主要以I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂（H2O2)将其氧化成I2，再用有机溶剂将I2萃取出来。
用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是： 。
（2）操作步骤：
①取约3g干海带，把表面的浮着物用刷子刷净（不要用水冲洗，以免 洗去表面的碘化物），用剪刀剪碎后，用酒精湿润，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变为灰烬（注意通风）停止加热，冷却。
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10ml蒸馏水，搅拌、煮沸2～3min ,过滤。
③在滤液中滴入几滴稀硫酸（3mol/l）,再加入1mL H2O2（3%），现象：溶液 。
再加入几滴淀粉溶液，现象是：溶液 。
（3）提取I2流程：
【总结】海水资源的开发利用：
① 从海水中提取淡水——海水淡化
②海水制盐
海水资源的开发利用 ③从海水中提取镁、钾、溴、碘等化工产品
④从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料
⑤从海水中获取其他物质和能量
【随堂练习】
冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl MgCl2 6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是------------------------------------------------------------------------（ B ）
A．（Ⅰ）用① B．（Ⅱ）用②
C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④
2工业上用铝土矿（主要成分是Al2O3）生产铝的过程，可用简单示意图表示如下（图中字母代表有关物质的分子式）
请写出①～④反应的方程式。
① Al2O3 + 2NaOH ==== 2NaAlO2 + H2O ；
② 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ Na2CO3 ；
③ Na2CO3 + Ca(OH)2 ==== CaCO3↓+ 2NaOH ；
④ 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 。
3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是--------------------------------------（CD）
A、金属元素仅存在于矿物中。
B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。
C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。
D、金属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。
4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是------------------------------------------------( BD)
A、2Na+MgCl2====2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2
C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C
5.从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶，②加熟石灰，③加盐酸，④过滤，⑤熔融电解，正确的生产步骤顺序是_ 。
6.海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：
若在空气中加热MgCl2·6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式
。
（2）用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2·6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是：
（3）Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。
步骤：加入 溶液，充分搅拌， ，沉淀用水
（4）实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的；
①溶解时：
②过滤时：
③蒸发时：
含碘单质的有机溶液
含碘单质的溶液
试剂
残渣
含碘元素的溶液
灼烧
海带
溶解，过滤
海带灰
△
