人教版高一化学必修二 4.1 开发利用金属矿物和海水资源 导学案

开发利用金属矿物和海水资源
课标要求
重点掌握金属冶炼的原理，熟悉金属冶炼的步骤以及方法。
了解海水中主要元素的种类和含量。
掌握海水淡化的常用方法，明确海水资源的利用形式。
【学习探究】
金属矿物的开发利用
1.除了
等极少数金属外，绝大多数金属元素以
的形式存在于自然界。在地壳中含量最高的金属元素是
，其次是
。人们日常应用的金属材料，多为合金或纯金，这就需要冶炼金属。工业上金属的冶炼是指
。
2.金属的冶炼
阅读课本P82-83，完成下列内容：
金属的活动性不同，可采用不同的冶炼方法。冶炼的实质
。
热分解法
在金属活动顺序中，位于汞以后的不活泼金属可以直接用
的方法从其化合物中还原出来。例如：
氧化汞分解：
氧化银分解：
热还原法
对于金属活动顺序表中Zn-Cu段的金属的冶炼可以通过
来完成，常用的还原剂有
、
、
等。例如：
氧化铁和一氧化碳反应：
氧化铜和氢气反应：
对于一些高熔点的金属如铁、铬、锰、钨等可以用
冶炼。
观察〖试验4-1〗，完成下列表格
现象
铝与氧化铁反应的化学方程式
讨论：⑴在实验中为什么要在铝与氧化铁混合粉末的上面加少量的氯酸钾固体，中间插一根用砂纸打磨过的镁条？
⑵这个实验说明什么？
电解法
对于金属活动顺序表中Zn前面非常活泼的金属，采用一般的还原剂很难将它们还原出来，工业上常
用
冶炼，例如：
电解熔融的氯化镁：
电解熔融的氯化钠：
电解熔融的氧化铝：
阅读课本P83最后一自然段，完成3。
3.合理开发和利用矿物资源，有效使用金属产品、材料，主要的途径有
，
，
，
。
小结：1.常见金属的冶炼原理
金属
冶炼原理
Fe
Cu
Mg
Al
Na
2.除上述几种冶炼金属的方法外，还有其他的方法吗？请就举例说明。
练习：1.
金属的冶炼根据金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，以下不是金属冶炼方法的是（
）
A.2HgO
2Hg
+
O2↑
B.2NaCl（熔融）
2Na
+
Cl2↑
C.SiO2
+
2C
Si
+
2CO↑
D.
3CO
+
Fe2O3
3CO2
+2Fe
2.
不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是
(
)
A.金属在自然界的分布不同


B.金属在自然界中的含量不同
C.金属在自然界中存在形式不同

D.金属的活动性不同
3.
下列化工生产原理错误的是
①可以用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠
;
②可以用钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁
;
③炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
（
）
A.②③
B.①③
C.①②③
D.②
4.
冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法（或H2或CO）；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)煅烧孔雀石；(Ⅱ)湿法炼铜。现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对他们的冶炼方法的分析不正确的是
(

)
A.Ⅰ－①

B.Ⅱ－②

C.Ⅲ－③

D.Ⅳ－④
5.在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的一组金属是
(

)
A.Na、Mg、Al 、Ba



B.Na、K、Zn、Fe
C.Zn、Fe、Cu、Ag


D.Mg、Al、Zn、Fe
6.
工业上利用下述反应在真空中炼铷：2RbCl+MgMgCl2+2Rb.这一反应能进行的原因是
（
）
　A．在高温下镁的金属活动性比铷强
　B．铷的沸点比镁低，以气体形式被抽去
　C．铷的熔点比镁低，以液体形式被抽去
　D．MgCl2的稳定性比RbCl的强
7.从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后顺序跟下列有关的是：①地壳中的金属元素的含量；②金属活动性顺序；③金属的导电性；④金属冶炼的难易程度；⑤金属的延展性；
（
）
　A．①③　　　B．②⑤ C．③⑤　　D．②④
海水资源的开发利用
阅读课本P84-86完成下列内容。
1.海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球上总水量的
。海水中水资源的利用主要包
括
和
。
2.海水淡化的方法主要有：
、
、
等。
3、由于与
的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的
和
。由于海水的储量大，即使有些元素的富集程度很低，其总量也很可观。
4.海水中主要的化学元素有哪些？
5.完成〖实验4-2〗，并填写下表
现象
解释或用离子方程式表示
往滤液中加几滴稀硫酸和H2O2
再往上述溶液中加入几滴淀粉溶液
讨论：⑴本实验的原理是什么？
⑵实验前为什么要用刷子而不用水冲洗干海带？
⑶碘易升华，为什么还可以用酒精灯灼烧干海带？
⑷能否用氯水代替稀硫酸和双氧水？
6.结合课本P85资料卡片内容，设计一个实验方案，模拟Br_转变为Br2的生产过程，写出实验步骤及有关的化学方程式。
7.根据课本P85最后一自然段，思考为提高海水制溴的经济效益，在工业生产中可采取哪些措施？
练习：
1.从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是
（
）
A、Mg
B、NaCl
C、Br2
D、K
2.下列哪种试剂加入到含有Br—的溶液中，可以将Br—氧化为Br2
（
）
A、I2
B、I—
C、Cl2
D、
Cl—
3.海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。从海水中提取镁，可按照如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；④将所得的产物熔融后电解。关于提取镁，下列说法不正确的是
（
）
A.
此法的优点之一是原料来源丰富
B.
进行①、②、③步操作的目的是从海水中提取氯化镁
C.
第④步电解时会产生氯气
D.
以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和复分解反应
4.全球海水中溴的藏量丰富，约占地球溴总藏量的99％，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg/L。其工业提取方法有：
（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有：
①
（写出离子方程式）；
②Br2+3CO32－＝BrO3－+
5Br－+3CO2↑
;
③BrO3－+
5Br－+6H＋＝3Br2+3H2O。
其中反应②中氧化剂是
；还原剂是
。
（2）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（1），只是将溴吹出后是用SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。
写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：_
。
（3）溶剂萃取法。该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是
。下列可以用于海水中溴的萃取试剂的
。
①乙醇
②四氯化碳
③硝酸
④裂化汽油
视野拓宽
海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。
(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第_______族。
(2)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是________________________(填：物理变化或化学变化)。
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品。反应式为：食盐＋H2O
→
NaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是_____________；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1000
t，最少需消耗食盐___________t。(可能需要的相对原子质量：Na－23
Cl－35.5
H－1
O－16)
(4)近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：
请写出②④的化学反应方程式：____________________________________________________________、
____________________________________________________________。
(5)上述亚硫酸氢钠与甲醛经过一定反应可以合成俗称“吊白块(雕白粉)”的物质，因该物质对人体有害，不能用于食品漂白。“吊白块”结构简式为：HOCH2SO3Na，根据其结构特点，“吊白块”能发生的反应有____________________________。(填字母)
A.加成反应
B.聚合反应
C.与金属钠反应
D.氧化反应
《第一节
开发利用金属矿物和海水资源》答案
金属矿物的开发和利用
练习：1.C
2.D
3.A
4.B
5.A
6.B
7.D
海水资源的开发利用
练习：1.B
2.C
3.D
4.
（1）Cl2+2Br－＝2Cl－+Br2
；Br2；Br2
（2）Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4；（3）分液漏斗
；
②。
自我测评
1.BC
2.A
3.C
4.C
5.C
6.B
7.C
8.A
9.C
10.C
11.C
12.D
13.A
14.C
15.B
16.B
17.C
18.D
19.⑴2K
+
2H2O
=2KOH
+
H2
⑵2Al
+
3Hg（NO3）2=2Al（NO3）3+
3Hg
⑶
因铁的金属活动性不如铝，所以不反应。
⑷2Na
+
2H2O=2NaOH
+
H2
2NaOH
+
CuSO4
=Cu（OH）2
+Na2SO4
20.
(1)ⅠA

(2)物理变化

(3)
NaCl；585
(4)
NaOH＋SO2＝NaHSO3；
NaHSO3＋HCl＝NaCl＋H2O＋SO2↑
(5)C、D
电解
加热
高温
高温