《学霸笔记·同步精讲》第8章 化学与可持续发展 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（课件）高中化学人教版必修二

(共36张PPT)
第一节　自然资源的开发利用
第1课时　金属矿物的开发利用　海水资源的开发利用
第八章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课 标 定 位
1.以海水、金属矿物的开发利用为例,认识依据物质的性质及其变化综合利用资源的方法。
2.以金属回收为例,形成资源全面节约、物能循环利用的意识。
3.认识金属矿物、海水资源的综合利用对促进人与自然和谐相处的意义。
素 养 阐 释
1.能列举常见金属的冶炼方法。
2.能说出海水中水资源的利用途径,知道从海水中提取氯化钠、镁、钾、溴及其他化工产品的原理和方法。
3.知道合理开发和利用金属资源和海水资源的重要意义。
自主预习·新知导学
一、金属矿物的开发利用
1.金属矿物的冶炼方法。
(1)将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。
(2)根据金属活泼性的不同,可以采用不同的冶炼方法。
①不活泼的金属如Hg、Ag等,可以直接用加热分解的方法冶炼。以HgO、Ag2O为原料冶炼Hg、Ag的化学方程式为_________________________,
______________________________。
②非常活泼的金属如Na、Mg、Al等,工业上常用电解法冶炼。以NaCl、MgCl2、Al2O3为原料冶炼相应金属的化学方程式为
______________________________,______________________________,
______________________________。
③大部分金属的冶炼都是通过在高温下,用还原剂如焦炭、CO、H2等以及一些活泼金属通过氧化还原反应来完成的。例如:
这一反应称作铝热反应。
【自主思考1】 工业上利用电解熔融MgCl2来制取Mg,而MgO比MgCl2更易获得,为什么不电解熔融MgO制取镁呢 (已知MgO的熔点为2 852 ℃, MgCl2的熔点为712 ℃)
提示:由于MgO的熔点远远高于MgCl2的熔点,MgO由固态变成熔融态需要的能量更多,对设备要求更高,综合考虑经济效益、安全性等采用电解熔融MgCl2的方法制取Mg。
2.合理开发和利用金属资源的主要途径。
(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;等等。
二、海水资源的开发利用
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。
制取淡水的方法主要有蒸馏法、反渗透法和电渗析法等。
2.海水制盐:从海水中制得的氯化钠除了供食用,还作为化工原料用于生产烧碱、钠、纯碱、氯气、盐酸等。
3.海水提溴:工业上常用“吹出法”从海水中提溴,主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏等环节。用离子方程式表示氧化、吸收环节发生的化学反应:
___________________________,__________________________________.
4.从海水中还可以获得镁、钾、铀、重水等重要物质以及潮汐能、
波浪能等新型能源。
2Br-+Cl2══2Cl-+Br2
【自主思考2】 海水晒盐过程中是否发生化学变化
提示:海水晒盐是利用日光和风力使海水中水分蒸发从而使食盐结晶析出,属于物理变化。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)自然界中绝大多数金属元素以化合物形式存在,要用还原剂将其还原出来。(　　)
(2)工业上常用焦炭还原氧化铝生成金属铝。(　　)
(3)金属的活动性越强,越容易从化合物中被还原出来。(　　)
(4)金属冶炼过程中会消耗许多能量,也容易造成环境污染。(　　)
(5)加强废旧金属的回收和再利用,有利于节约资源和能源。(　　)
(6)从海水中获取化学物质都需要经过氧化还原反应。(　　)
(7)海水中金元素的储量很大,但含量极低,不利于提取。(　　)
√
×
×
√
√
×
√
2.已知在加热条件下,焦炭与二氧化锡(SnO2)反应可以得到金属锡,同时生成一氧化碳。写出反应的化学方程式,并指出氧化剂和还原剂。
答案:2C+SnO2 2CO↑+Sn;氧化剂是SnO2,还原剂是C。
3.海带中富含碘元素,将海带晒干后灼烧得到的海带灰中碘元素以KI形式存在,在酸性条件下先用过氧化氢溶液将其转化为单质碘,再进一步提取得到单质碘。
(1)写出从KI转化为单质碘的离子方程式:　　　　　　　　　　　。
(2)怎样检验水溶液中含有单质碘
答案:(1)2H++2I-+H2O2══I2+2H2O
(2)取少量待测溶液放入试管中,滴加几滴淀粉溶液,若溶液呈蓝色,证明含有单质碘
合作探究·释疑解惑
探究任务1
金属的冶炼方法
【问题引领】
“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。”这句话的意思是要经过千万遍的过滤,历尽千辛万苦,才能淘尽沙子,最终得到闪闪发光的黄金。
1.淘金者淘金利用的是什么原理
提示:根据金的密度比沙子的密度大,用筛选法将密度小的沙子去掉,从而富集密度大的金。
2.能否利用淘金的原理获得铁单质 工业上炼铁的原理是什么
提示:不能。工业上用焦炭与空气反应产生的CO作还原剂,将铁从铁矿石中还原出来。
【归纳提升】
(1)金属冶炼方法的选择。
极少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在,如金、铂等,通常采用直接富集的方法获得。大部分金属以化合物的形式存在于自然界,需要利用氧化还原反应从矿物中冶炼出来。金属越不活泼,从其化合物中还原出来越容易;金属越活泼,从其化合物中还原出来越困难。不同的金属常采用的冶炼方法规律如下:
(2)热还原法的分类及优缺点。
①分类:
②优缺点:
用H2作还原剂时,产物H2O在高温下以H2O(g)蒸发出去,使制得的金属纯度较高,但成本也较高;用CO作还原剂冶炼金属时,CO一般在冶炼炉中通过下列反应生成: ,所以用CO还原法冶炼得到的金属中混有杂质C,纯度不高;用C作还原剂冶炼得到的金属往往混有焦炭和碳化物,得不到纯度较高的金属;利用铝热反应冶炼金属,可以解决被冶炼金属及其氧化物熔点高、难冶炼的问题,但是成本较高。
(3)同一种金属可有多种冶炼方法。
①一般采用热还原法冶炼铜:
【典型例题】
【例题1】 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)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜;现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是(　　)。
A.(Ⅰ)用① B.(Ⅱ)用②
C.(Ⅲ)用③ D.(Ⅳ)用④
答案:B
根据金属的活动性采用相应的冶炼方法。在金属活动性顺序中,金属的位置越靠前越难被还原,金属的位置越靠后越容易被还原。工业上冶炼金属要综合考虑反应原理、生产条件、经济效益、安全性、环境污染等众多因素。例如:工业上制取金属钾不是采用电解法,而是利用钾的沸点低采用钠置换法冶炼:KCl+Na K↑+NaCl。
【变式训练1】 下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是(　　)。
答案:C
解析:活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,活泼性居中的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg利用热分解法冶炼。C项错误,C项冶炼方法为火法炼铜。
【问题引领】
探究任务2
海水资源的开发利用
我国海水晒盐具有悠久的历史。晒盐时先将海水引入蒸发池,经日晒和风力蒸发水分到一定程度时,再倒入结晶池,继续日晒,海水就会逐渐析出食盐来。
1.从海水中获得食盐,主要利用了什么原理 这一过程是物理变化还是化学变化
提示:蒸发海水,使食盐浓缩结晶,属于物理变化。
提示:将粗盐溶于水,先加入足量的BaCl2溶液和NaOH溶液,再加入足量的Na2CO3溶液,过滤后加入适量盐酸使溶液呈中性,然后蒸发结晶,得到较纯的食盐。
2.粗盐中通常含有Mg2+、Ca2+、 等杂质离子,怎样除去这些杂质离子
【归纳提升】
1.从海水中提取氯化钠及氯化钠的综合应用。
(1)方法:把海水引到盐滩上,利用日光和风力使水分蒸发,得到粗盐。
(2)食盐的综合利用。
2.海水提镁的化学原理。
(1)主要工艺流程。
(2)主要反应的化学方程式。
在从海水中提取镁的过程中,可以采用多种措施来提高经济效益。如从海水中提取镁的工厂可设在海边,利用贝壳生产氧化钙;循环利用,提高原料的利用率,如电解MgCl2可制得Cl2,Cl2可用于制取盐酸,盐酸再与Mg(OH)2反应进入循环体系。对我们的启示是:建工厂要考虑原料的来源;生产过程中要考虑物质的循环利用。
3.海水提溴的化学原理和方法。
工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”。
(1)主要过程包括氧化、吹出、吸收、蒸馏等环节。
(2)主要反应的化学方程式:
Cl2+2Br-══Br2+2Cl-(氧化),
Br2+SO2+2H2O══2HBr+H2SO4(吸收、富集),
Cl2+2Br-══Br2+2Cl-(再氧化、提取)。
工业上从海水中提取Mg、Br2时均有氧化还原反应发生,提取镁时采用电解法将化合态镁还原为游离态镁,而在提取Br2时,则是用氧化剂将化合态溴氧化为游离态溴,这是提取金属和非金属的不同之处。
【典型例题】
【例题2】 海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用“吹出法”从海水中提取溴的工艺流程如图所示:
(1)步骤①发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　。
(2)步骤③发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。
只从化学反应原理角度考虑,下列试剂中也能吸收Br2的是　　　　。
A.NaOH溶液 B.FeCl2溶液
C.Na2SO3溶液 D.H2O
(3)步骤⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因:　　　　　　　　　　　　　　。
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr　ABC
(3)若温度过高,大量水蒸气随溴排出,所得气体中水蒸气的含量增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低
解析:只从化学反应原理考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、S具有强还原性,也能吸收Br2,但Br2与水反应程度很弱,且在水中溶解度小,用水不能将Br2充分吸收。
工业上用“吹出法”从海水中提取Br2时,不能直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”进行蒸馏得到液态溴,因为“溴水混合物Ⅰ”中Br2的浓度小,如果直接蒸馏,将消耗大量能源且生产效率低,而“溴水混合物Ⅱ”经过了溴的富集,溶液中Br2的浓度大。
【变式训练2】 海水是一个巨大的化学资源宝库,下列有关海水综合利用的说法正确的是(　　)。
A.海水中含有钾元素,只需经过物理变化就可以得到钾单质
B.蒸发海水制海盐的过程中发生了化学变化
C.从海水中可以得到NaCl,电解熔融NaCl可制备Cl2
D.利用电解的方法可以从海水中获取淡水
答案:C
解析:海水中的钾元素以化合态形式存在,要使化合态转化为游离态,一定发生氧化还原反应,A项错误;蒸发海水制海盐,只发生了物理变化,B项错误;电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2,C项正确;海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等,D项错误。
课 堂 小 结