2011年新版人教版必修2化学同步学案：第4章第1节 开发利用金属矿物和海水资源（带详细解析）
文档属性
| 名称 | 2011年新版人教版必修2化学同步学案：第4章第1节 开发利用金属矿物和海水资源（带详细解析） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 309.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-03-03 18:16:00 | ||
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文档简介
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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
重难点一 金属的冶炼
1．金属冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
2．金属活泼性与对应离子得电子能力的关系
金属越活泼，其对应离了越难得电子，越难被还原成单质。
3．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
主要冶方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法
特别提醒 (1)熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，对解决该部分题目非常关键。同时，利用好规律“单强离弱”，即金属单质的还原性越强，其离子的氧化性越弱。
(2)金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。
重难点二 铝热反应
实验装置
实验现象 当外露部分镁条刚刚燃完时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的热。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体
原因分析 镁条燃烧，放出大量的热；KClO3作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，生成的铁在高温下呈熔化状态
原理应用 冶金工业上常用该原理制取高熔点的金属，如钒、铬、锰等。也可用在生产上，如焊接钢轨等
注意事项 镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末要干燥；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行2.Fe2O3与Al的质量的比要控制在3∶1，且两者要混合均匀，以保证Fe2O3与Al都完全反应3.要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗4.蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人5.实验装置不要距人群太近，应远离易燃物，或在玻璃通风橱内操作
特别提醒 在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。
重难点三 海带提碘
实验步骤 实验现象 结论或解释
①取3 g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净(不要用水冲洗)，用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变成灰烬，停止加热，冷却
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10 mL蒸馏水，搅拌、煮沸2～3 min，过滤 得无色透明溶液 碘不是以碘单质形式存在
③在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象 溶液由无色变为深黄色 化学方程式：2KI＋H2O2＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O，I2的水溶液为黄色
④取少量上述滤液，加入几滴淀粉溶液，观察现象 溶液变为深蓝色 I2遇淀粉变蓝
特别提醒 ①海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；海带要用干的，因为湿的海带不易燃烧。
②H2O2氧化I－的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
③流程图：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
重难点四 海水提溴
1．工艺流程
海水 Br2(g)。
2．实验步骤
实验操作 化学方程式
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，使溴离子转变为溴单质 2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
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 Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
④向吸收塔中的溶液内通入适量的氯气 2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质
特别提醒 萃取剂的选择应注意：
①被萃取的物质与所加入的有机溶剂不发生化学反应；
②萃取剂与水不能互溶。
③被萃取的物质在有机溶剂中的溶解度要远远大于在原溶剂中的溶解度。
题型1 金属的冶炼
例1 下列金属冶炼的反应原理，错误的是( )
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑
解析 钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原出来，只能用电解熔融物的方法制取，故A正确，B错误；而铁为中等活泼的金属可以用常用还原剂还原，故C正确；不活泼的金属可以用加热分解化合物的方法来制备，故D正确。
答案 B
题型2 铝热反应
例2 为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。
(1)若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为b L。反应的化学方程式是________；样品中铝的质量是________g。
(2)若取a g样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是________；氧化铁与铝的质量比是________。
(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，该气体与(1)中所得气体的体积比c∶b＝__________。
解析 (1)铝热剂中只有铝能与NaOH溶液反应， Fe2O3不能反应，铝与NaOH溶液反应的化学方程式为：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 3×22.4
x b L
x＝＝ g，样品中铝的质量为 g。
(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，由该方程式可推知：氧化铁与铝的质量比是＝＝，物质的量之比是＝。
H2，Fe→H2，Fe→H2，所以得c∶b＝1∶，即c∶b＝2∶3。
答案 (1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 80∶27
(3)2∶3
题型3 海水中提取溴
例3 全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg/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，把溴置换出来，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)；②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑；③BrO＋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有机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的溶剂是________(填序号)。
①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸
解析 工业上提取溴的原理：将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可得到。Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，溴与二氧化硫反应的化学方程式：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，方法(3)是利用物理方法，用有机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中萃取溴的溶剂只能是②四氯化碳。
答案 (1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 Br2 Br2
(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)分液漏斗 ②
海水中的溴元素是以Br-形式存在的，海水提溴的关键反应是用Cl2将Br-氧化为Br2，然后将Br2利用空气吹出法分离出来。
题型4 海带中提取碘
例4 海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是______________(从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写空白处)。
A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是______；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。
(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________。
(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是
________________________________________________________________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)步骤①是对干燥海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。
(2)步骤③是由海带灰悬浊液得含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。步骤⑥是从混溶碘的苯溶液中分离碘和回收苯，因二者在水中溶解度都不大，因此只能用蒸馏分离的方法。
(3)结合“碘离子含碘水溶液”，再联想实验室中Cl2的制备不难写出④的离子方程式为2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯，且苯不溶于水易与水溶液分层，这是选取萃取剂的原则。
(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入淀粉看是否变蓝来检验。
答案 (1)BDE (2)过滤 蒸馏
(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O
(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液；观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘，反之则没有单质碘)
题型5 海水资源的综合利用
例5 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．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析 海水中的钾元素是以化合态形式存在的，要由化合态转变为游离态，一定发生氧化还原反应，故A不正确；海水蒸发制海盐，发生了物理变化，B也不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。
答案 C
1．存在于海底的大量多金属结核矿(如图4－2)，将是人类重要的金属资源……
提示 目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许多难题。除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题。有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010～2030年才能形成。
2．通过调查访问和查阅资料，了解回收废旧钢铁、铝制品等在节约能源……
提示 废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项利在当代、功在千秋的社会性公益事业。
(1)地球上的金属矿产资源是有限的，不可再生的，随着社会的发展，金属矿产资源越来越少。
(2)金属制品在使用过程中会被不断地腐蚀和损坏，新旧更替中，产生大量垃圾，污染环境。
(3)回收的废旧金属大部分可以重新制成金属或它们的化合物再利用。据计算，回收一个铝饮料罐比制造一个新铝饮料罐要便宜20%，而且可以节约95%的能源。
将Br－转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应……
提示 (1)浓缩。将海水晒盐和海水淡化的过程中的副产物溶液加热浓缩，再用硫酸将浓缩的海水酸化。
(2)氧化。向酸化的海水中通入适量的Cl2，使溴离子转变为溴单质。化学方程式为2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl。
(3)富集。利用溴的挥发性，向含溴单质的水溶液中通入热空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有SO2溶液的吸收塔内。化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
(4)提取。向吸收塔内的溶液中通入适量的Cl2，再用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质。化学方程式为2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl。
1．制取金属单质是将金属元素从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；2Al2O34Al＋3O2↑
制取非金属单质，既可以将非金属元素从化合物中还原出来，也可以将非金属元素从化合物中氧化出来，例如：
SiO2＋2CSi＋2CO↑；2KI＋H2O2＋2HCl===I2＋2H2O＋2KCl
5KI＋KIO3＋6HCl===3I2＋6KCl＋3H2O；2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
相同点：(1)都可以用分解法、电解法和还原法来制取；
(2)都是由化合态变为游离态的氧化还原反应。
不同点：由于金属无负价，故金属单质不可以用氧化法来制取，只能通过还原反应来制取。而制取非金属单质，非金属元素既可能发生还原反应，也可能发生氧化反应。
解析 解决这类题目应从氧化还原的角度来分析。
2．SnO2＋2CSn＋2CO↑ 氧化剂：SnO2 还原剂：C
WO3＋3H2W＋3H2O 氧化剂：WO3 还原剂：H2
2PbS＋3O22PbO＋2SO2 氧化剂：O2 还原剂：PbS
UF4＋2MgU＋2MgF2 氧化剂：UF4 还原剂：Mg
2Au(CN)＋Zn===2Au＋Zn(CN) 氧化剂：Au(CN) 还原剂：Zn
解析 氧化剂是指在反应中得电子(化合价降低)的物质；还原剂是指在反应中失电子(化合价升高)的物质。在氧化还原反应中得、失电子总数是相等的(即电子守恒)，表现为化合价升高和降低的总数相等，因此解答本题应从分析化合价的变化情况来入手解决。
3．2[2CuCO3·Cu(OH)2]＋3C6Cu＋7CO2↑＋2H2O 反应类型：氧化还原反应
解析 该反应为氧化还原反应。2CuCO3·Cu(OH)2中Cu均为＋2价。利用电子守恒来配平，要注意蓝铜矿化学式表示的意义是1 mol 2CuCO3·Cu(OH)2中相当于含有2 mol CuCO3和1 mol Cu(OH)2。
4．(1)NaOH溶液或CaO或Ca(OH)2 适当过量 (2)过滤 (3)盐酸 (4)MgCl2(熔融)电解,Mg＋Cl2↑
解析 解答本题的关键是依照实验流程图搞清各步反应的原理。
海水Mg(OH)2沉淀MgCl2溶液无水MgCl2Mg。
5．工业上从海水中提取溴所涉及的离子反应(按反应过程)：①2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；②Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO；③2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2。
实验室用海带提取碘所涉及的离子反应：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。
根据上面的反应可知氧化性：Cl2>Br2>SO2，H2O2>I2。
推测的化学方程式为：(1)Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 (2)不反应 (3)Cl2＋2NaI===2NaCl＋I2 (4)不反应
解析 氧化还原反应中一般氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。也就是说只能由氧化性强的生成氧化性弱的物质，而一般不能由氧化性弱的物质生成氧化性强的物质。
6．(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(4)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
第(4)步转化过程消耗能量最多，因为这一步转化中消耗了大量的电能。
7．55.0%
解析 由题意可知只有Fe3O4中含有Fe元素，故w(Fe)＝×76.0%＝55.0%。
8.
阶段 主要污染 采取的措施和建议
采矿 噪音、粉尘和烟雾 采用无声爆破技术或设置消音器；对粉尘和烟雾，可用烟雾聚集器使其聚集，并回收再利用这些物质
选矿 污水和固体废弃物 对污染的水要先净化、消毒再排放或循环使用；对固体废料要回收利用
冶炼 粉尘和烟雾、有害气体和固体废料 对有害气体要将其中的有害成分吸收转化为化工原料或燃料；对粉尘和烟雾以及固体废料要回收利用
9.(1)孔雀石逐渐溶解，溶液变蓝，有气泡产生。
(2)加入的金属应比铜活泼，可以是铁。因为Fe可以把溶液中的Cu2＋置换为Cu。
(3)方案1：向滤液中加入过量的NaOH溶液，过滤；将得到的沉淀洗涤，灼烧；保持加热状态，用CO还原灼烧后的固体。
方案2：电解CuSO4溶液(滤液)。
10．(1)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
(2)TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2
稀有气体的保护氛围可使高温下的Mg、Ti不被空气中的氧气氧化(Mg还可以与N2反
应)。
1．金属冶炼的目的是( )
A．把金属化合物还原为金属单质 B．除去金属中的杂质
C．把金属单质变为氧化物 D．把电能转化为化学能
答案 A
解析 由金属冶炼原理Mn＋―→M可知，金属冶炼的目的是将化合态的金属元素还原为游离态。
2．不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是( )
A．金属在自然界中的分布不同 B．金属在自然界中的含量不同
C．金属在自然界中的存在形式不同 D．金属的活动性不同
答案 D
解析 金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得电子变成金属单质，金属的活动性不同，其对应金属离子得电子的能力不同，冶炼方法就有可能不同。
3．若将海水淡化作饮用水使用，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．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
答案 A
解析 明矾净水是利用Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些泥沙，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化；利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化途径；海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化；将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。
4．从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是( )
A．镁 B．氯化钠 C．溴 D．钾
答案 B
解析 从海水中提取镁和钾，需把镁、钾元素还原；从海水中提取溴，需把Br－氧化；从海水中提取氯化钠，只需蒸发、结晶、过滤即可。
5．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )
A．②④⑤③① B．③②④①⑤ C．③④②⑤① D．②④③⑤①
答案 D
解析 要从海水中得到无水MgCl2，首先要加熟石灰得到Mg(OH)2沉淀，然后过滤，再将沉淀加盐酸溶解，得到MgCl2溶液，然后对溶液浓缩结晶，再对晶体脱水干燥即可。
6．有下列原料：①海水 ②石灰石 ③赤铁矿 ④铝土矿
⑤焦炭 ⑥辰砂(硫化汞)
(1)工业冶炼用________方法制Mg，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(2)工业冶炼用________方法制Al，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(3)工业冶炼用________方法制Fe，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(1) 工业冶炼用________方法制Hg，其原料主要是
________________________________________________________________________。
答案 (1)电解 ①② (2)电解 ④ (3)热还原 ③⑤ (4)热分解 ⑥
解析 根据金属的活动性顺序选择合适的冶炼方法。
7．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：
①____________；③____________；
写出实验②中有关反应的离子方程式：_________________________________________。
(2)提取碘的过程中，可供选择的有关试剂是________。
A．酒精 B．四氯化碳 C．苯 D．乙酸
(3)为使海藻灰中I－转化为I2的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。尚缺少的仪器是
________________________________________________________________________。
(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下图蒸馏装置中的错误之处：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2) 进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
最后晶态碘在______中。
答案 (1)过滤 萃取 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
(2)BC
(3)分液漏斗、普通漏斗
(4)①缺少石棉网 ②温度计插到了液体中 ③冷凝管进出水方向颠倒
(5)使蒸馏烧瓶均匀受热，控制加热温度不会过高 蒸馏烧瓶
解析 本题考查卤素的性质及分离物质的方法。
(1)从流程图中提示可知，操作①是过滤， ③是萃取，②中的反应为Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
(2)根据萃取原理，萃取剂应不溶于水，且碘在萃取剂中的溶解度大，而酒精、乙酸均可与水互溶。
(3)从流程图可知，需要的操作是过滤和分液，一一核对可知还缺少普通漏斗和分液漏斗。
(4)检查实验装置的错误，要按照实验的进程，逐一检查，通常是从左到右，从下到上。该装置无石棉网，温度计位置不正确；冷凝管进出水方向错了。
(5)利用水浴可使被加热的物质受热均匀，而温度又不会超过100℃，最后在蒸馏烧瓶中
得晶体碘。
第1课时 金属矿物的开发利用
1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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)铝热冶炼铬；(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
解析 火烧孔雀石炼铜采用焦炭还原的方法；湿法炼铜是活泼金属置换法；铝热冶炼铬是采用铝热反应将铬从其化合物中置换出来；光卤石炼镁则采用电解的方法，不正确的是B。
2．能用铝为原料来冶炼难熔的金属是因为( )
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧，放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生氧化还原反应时放出大量热
答案 D
解析 利用铝来冶炼难熔的金属就是利用铝热反应来进行的，在铝热反应中，铝表现出还原性，从而置换出其他金属，另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，反应所放出的热量可使金属氧化物和生成的金属熔化，使反应顺利进行。
3．铁是地壳中含量很丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。
(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做________处理。
答案 (1)C＋O2CO2 C＋CO22CO
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先把C＋O2CO2，再让CO2＋C2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。
(3)加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应
的CO应点燃，以防污染环境。
1．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是( )
A．金的熔点高，难于熔化
B．金的化学性质稳定，不易变质
C．金越炼越纯
D．金的硬度大，高温下难于变形
答案 B
解析 金的熔点并不很高，硬度也不很大，很易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”的真正意义是其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金。
2．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是( )
A．加热分解氧化铝 B．高温下分解碳酸钙
C．电解氯化钠溶液 D．三氧化钨与铝粉高温反应
答案 D
解析 A项加热氧化铝，氧化铝很难分解；B项高温下分解碳酸钙，生成氧化钙；C项电解熔融态的氯化钠可得金属钠；D项三氧化钨与铝粉高温下发生铝热反应可得金属钨。
3．热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应
答案 A
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
4．下列说法中正确的是( )
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案 AD
解析 本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，A项对；电解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取，B项错；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，C项错；D项对。
5．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
答案 C
解析 本题主要考查氧化还原反应顺序。根据金属活动性顺序表，可以判断，还原性强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则离子氧化性强弱为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，所以首先析出Ag。
6．实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是( )
A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5
C．Cr2O3和V2O5 D．Fe3O4和FeO
答案 AD
解析 n(Al)＝＝mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g/mol。
A项生成Fe的摩尔电子质量为＝18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为＝13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为＝10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
7．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是( )
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
答案 A
解析 锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。
8．已知工业上真空炼铷的反应方程式如下：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb(g)，对此反应能够进行的正确解释是( )
A．铷比镁的金属性强
B．铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动
C．MgCl2的热稳定性比RbCl弱
D．高温下Mg2＋得电子能力比Rb＋弱
答案 B
解析 铷的沸点比较低，抽走铷的蒸气后，平衡向正反应方向移动，这样就得到了铷。
9．在灰黑色粉末A和白色粉末B组成的混合物中加水，先看到蓝色溶液，过一段时间溶液变为浅绿色，并同时析出红色沉淀C。将沉淀C过滤出来，加入浓硫酸共热，有气体放出，将溶液浓缩，结果得到晶体D，把晶体D继续加热，又得到白色粉末B。试推断A、B、C、D的化学式：
A：________，B：________C：________D：________。
答案 Fe CuSO4 Cu CuSO4·5H2O
解析 将混合物溶于水得“蓝色溶液”，推知B为可溶性铜盐且红色沉淀C为铜单质，将铜过滤后与浓硫酸加热得CuSO4溶液，浓缩得D为CuSO4·5H2O，所以B为CuSO4，据A与CuSO4反应变浅绿色且能把铜置换出来，推出A为Fe。
10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。
(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得的纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是________(填字母序号)。
A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电
B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气
C．自然界不存在富含AlCl3的矿石
D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高
(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为________(填字母序号)
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
(3)有些同学查到了有关几种物质的熔、沸点的资料，并对第(2)小题进行评价。
物质 K2O MgO Al2O3 KCl MgCl2 AlCl3
熔点(℃) 881 2 852 2 015 711 714 190(259 kPa)
沸点(℃) —— 3 600 2 980 1 437 1 412 181
①有的认为第(2)小题的题干与选项有矛盾，若选项正确，则可推知氯化钾、氯化镁、氯化铝三种物质中有一种物质是不符合题意的，这种物质是________。
②有的认为第(2)小题的题干正确，只要补一个正确的选项即可，这个选项是________(填序号)。
Ⅰ.0∶0∶0 Ⅱ.6∶3∶0 Ⅲ.1∶3∶6
③也有的认为只要把第(2)小题中三种物质中的某一种改为表格中的另一种物质也符合题意。请写出电解这种物质的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)讨论含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。
答案 (1)CD (2)D (3)①氯化铝 ②Ⅰ ③2Al2O34Al＋3O2↑
(4)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性；结果不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。
解析 本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。
(1)题中已说明：可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。
(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2，所以选D项。
(3)①从表中数据可知，氯化铝的熔点比沸点高，而且熔、沸点只有190℃、181℃，都很低，则加热时AlCl3易升华，难被电解(氯化铝属分子晶体，熔融时不能电离)，所以应该是氯化铝。②若题干正确，根据串联电路的特点，若有一个电解槽不导电，则整个电路都没有电子通过，各个电解槽都不发生电解，三个电解槽都没有电解产物，所以应选 Ⅰ.0∶0∶0(本题容易误选Ⅱ.6∶3∶0，原因是没有注意到串联电路的特点，这个知识在初中物理中就学过了)。③根据原题只能选表格中的Al2O3，电解的化学方程式：2Al2O34Al＋3O2↑。
(4)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，结果不导电，说明AlCl3不是离子化合物而是共价化合物。
11．铜在自然界多以＋1价矿石存在，因为在固态特别是高温下＋1价铜的化合物比＋2价稳定。从辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是：①将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。②将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温燃烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。写出这两个反应的化学方程式。
答案 ①2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
②2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
解析 写第一个方程式时，要注意比稳定。
第2课时 海水资源的开发利用
1．以下说法正确的是( )
A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约
B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法
C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本比较低
D．以上说法都正确
答案 B
解析 海水含盐量高，无法直接饮用，而淡水资源非常有限，因此要节约水资源；海水淡化的各种方法中，蒸馏法历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
2．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示：
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_______________________________________________________________。
电解槽中的阳极材料为__________________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________，原因是___________________________________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)阳离子(或Na＋) 金属钛网(或石墨)
(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
解析 离子膜只允许阳离子通过，隔膜只允许溶液通过，气体分子不能通过，为了减少阳极本身的腐蚀，工业上一般采用钛合金制作阳极材料，使用石墨也可，但使用寿命较短。
3．铀是一种带有银白色光泽的金属，化学性质很活泼，自然界中不存在游离的金属铀。铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，一些核拥有国往往不愿意其他国家获得这种技术，伊朗的铀浓缩就一直受到联合国原子能机构和一些国家的反对。
(1)铀的冶炼首先要把矿石加工成含铀60%～70%的化学浓缩物，进一步纯化转变成三氧化铀，再用炭在高温下还原成二氧化铀，其化学方程式为________________________________________________________________________；
再将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________；
最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，得到最终产品金属铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)在海水淡化和硬水软化中都经常使用离子交换膜有选择地交换溶液中的某些离子，如除去硬水中的Ca2＋，其反应的离子方程式：2HR＋Ca2＋===CaR2＋2H＋。海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但海水总量极大，铀总量还是相当巨大的，所以不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素，其反应原理：________________________________________________________________________
(树脂用HR代替)；发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理： _________________________________________________________。
答案 (1)UO3＋CUO2＋CO↑
UO2＋4HF===UF4＋2H2O
UF4＋2Ca===U＋2CaF2(或UF4＋2Mg===U＋2MgF2)
(2)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋
UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
解析 炭在高温下还原三氧化铀应该得到二氧化铀和CO；二氧化铀与无水氟化氢反应得到四氟化铀和水；金属钙还原四氟化铀，得到金属铀和氟化钙，写出符合要求的化学方程式即可；根据硬水软化的离子方程式迁移到此，注意铀离子带4个正电荷，酸处理又得到铀
离子和树脂。
1．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是( )
A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I
C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li
答案 BD
解析 海水中的常量元素包括H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等13种元素，其他元素为微量元素。
2．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是( )
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
答案 D
解析 A对；B对，淡水的密度小于海水的密度，因为海水中含NaCl等；C对，雪水是软水，而深井水中的水是硬水，一般含Ca2＋、Mg2＋等；D错，因为水在4℃时密度最大。故答案为D。
3．NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②④⑤
答案 A
解析 在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。
4．下列说法不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
答案 D
解析 海水中，Br和F元素均为常量元素。
5．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是( )
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg等金属
答案 D
解析 海带中提取碘需将I－氧化为I2，A正确；B是可用的方法，B正确；赤潮是富营养化造成的，C正确；D中Fe的提取不属于海洋经济专属区的资源开发。
6．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水
答案 B
解析 Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。
7．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案 B
解析 海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
8．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：
试回答：
(1)乙、丁中溶质的化学式：乙__________，丁__________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母编号)。
A．除去未反应的NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是____________和_________(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是_______________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)FeI2 FeCl3 (2)C (3)升华 萃取 (4)用淀粉溶液 (5)2AgI2Ag＋I2
解析 先理解从富碘卤水中提取碘的过程，再结合Ag、Fe、Cl2等单质、化合物的性质、操作目的即可解答相关问题。
根据提取I2的过程：首先I－＋Ag＋===AgI↓，甲即AgI。加入Fe粉后，在水中发生反应生成FeI2和Ag；在FeI2溶液中通入足量Cl2，则3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3；用H2SO4浸洗是除去未反应的Fe，使Ag回收利用。提取I2可以用升华或萃取的方法。
9．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：
背景材料1：下面所示为海水中各元素含量情况(mg/L)
元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L)
钠 10 770 氯 19 350
镁 1 290 硫 885
钾 380 溴 67
钙 400 碘 0.06
背景材料2：部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.00 2 300.00 1 200.00 700.00
请完成下列问题：
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂；
方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；
方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。
不选方案________的理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
不选方案________的理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为________。
(3)为了节省成本，考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)三 一 海水中镁离子浓度太低，要沉淀必须加入大量的沉淀剂，浪费原料 二 要加热海水需耗费很多的能源 (2)CaO 230∶49 (3)贝壳中含碳酸钙，加热分解生成的氧化钙可用沉淀剂，节省了成本
解析 (1)从海水中提取镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，显然方案一浪费原料，方案二浪费能量，最合理的是方案三。
(2)根据市场价格，CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol镁离子，需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为：2a×40×2 300∶(a×56×700)＝230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，作为镁离子的沉淀剂，降低成本。
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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
重难点一 金属的冶炼
1．金属冶炼原理
金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
2．金属活泼性与对应离子得电子能力的关系
金属越活泼，其对应离了越难得电子，越难被还原成单质。
3．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
金属原子失电子能力 强→弱
金属离子得电子能力 弱→强
主要冶方法 电解法 热还原法 热分解法 物理方法
特别提醒 (1)熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，对解决该部分题目非常关键。同时，利用好规律“单强离弱”，即金属单质的还原性越强，其离子的氧化性越弱。
(2)金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。
重难点二 铝热反应
实验装置
实验现象 当外露部分镁条刚刚燃完时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的热。纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体
原因分析 镁条燃烧，放出大量的热；KClO3作为引燃剂在受热状态下发生分解，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生反应：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，生成的铁在高温下呈熔化状态
原理应用 冶金工业上常用该原理制取高熔点的金属，如钒、铬、锰等。也可用在生产上，如焊接钢轨等
注意事项 镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末要干燥；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行2.Fe2O3与Al的质量的比要控制在3∶1，且两者要混合均匀，以保证Fe2O3与Al都完全反应3.要保证纸漏斗重叠时四周均为四层，且内层纸漏斗一定要用水润湿，以防高温物质从四周溅出，同时损坏纸漏斗4.蒸发皿中的细纱要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人5.实验装置不要距人群太近，应远离易燃物，或在玻璃通风橱内操作
特别提醒 在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。
重难点三 海带提碘
实验步骤 实验现象 结论或解释
①取3 g左右的干海带，把干海带表面的附着物用刷子刷净(不要用水冲洗)，用剪刀剪碎后，用酒精润湿，放入坩埚中。点燃酒精灯，灼烧海带至完全变成灰烬，停止加热，冷却
②将海带灰转移到小烧杯中，向其中加入10 mL蒸馏水，搅拌、煮沸2～3 min，过滤 得无色透明溶液 碘不是以碘单质形式存在
③在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入约1 mL H2O2溶液，观察现象 溶液由无色变为深黄色 化学方程式：2KI＋H2O2＋H2SO4===I2＋K2SO4＋2H2O，I2的水溶液为黄色
④取少量上述滤液，加入几滴淀粉溶液，观察现象 溶液变为深蓝色 I2遇淀粉变蓝
特别提醒 ①海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；海带要用干的，因为湿的海带不易燃烧。
②H2O2氧化I－的离子方程式为H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
③流程图：海带→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质。
重难点四 海水提溴
1．工艺流程
海水 Br2(g)。
2．实验步骤
实验操作 化学方程式
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，使溴离子转变为溴单质 2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl
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 Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
④向吸收塔中的溶液内通入适量的氯气 2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl
⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质
特别提醒 萃取剂的选择应注意：
①被萃取的物质与所加入的有机溶剂不发生化学反应；
②萃取剂与水不能互溶。
③被萃取的物质在有机溶剂中的溶解度要远远大于在原溶剂中的溶解度。
题型1 金属的冶炼
例1 下列金属冶炼的反应原理，错误的是( )
A．2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ B．MgO＋H2Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2 D．2HgO2Hg＋O2↑
解析 钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原出来，只能用电解熔融物的方法制取，故A正确，B错误；而铁为中等活泼的金属可以用常用还原剂还原，故C正确；不活泼的金属可以用加热分解化合物的方法来制备，故D正确。
答案 B
题型2 铝热反应
例2 为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。
(1)若取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为b L。反应的化学方程式是________；样品中铝的质量是________g。
(2)若取a g样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是________；氧化铁与铝的质量比是________。
(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，该气体与(1)中所得气体的体积比c∶b＝__________。
解析 (1)铝热剂中只有铝能与NaOH溶液反应， Fe2O3不能反应，铝与NaOH溶液反应的化学方程式为：
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2×27 3×22.4
x b L
x＝＝ g，样品中铝的质量为 g。
(2)铝热剂点燃恰好完全反应，化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，由该方程式可推知：氧化铁与铝的质量比是＝＝，物质的量之比是＝。
H2，Fe→H2，Fe→H2，所以得c∶b＝1∶，即c∶b＝2∶3。
答案 (1)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 80∶27
(3)2∶3
题型3 海水中提取溴
例3 全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65 mg/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，把溴置换出来，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)；②3Br2＋3CO===BrO＋5Br－＋3CO2↑；③BrO＋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有机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的溶剂是________(填序号)。
①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸
解析 工业上提取溴的原理：将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，然后被某些溶液吸收，再提纯即可得到。Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，溴与二氧化硫反应的化学方程式：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，方法(3)是利用物理方法，用有机溶剂溶解，因为溴易溶于有机溶剂，作为海水中萃取溴的溶剂只能是②四氯化碳。
答案 (1)Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2 Br2 Br2
(2)Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4
(3)分液漏斗 ②
海水中的溴元素是以Br-形式存在的，海水提溴的关键反应是用Cl2将Br-氧化为Br2，然后将Br2利用空气吹出法分离出来。
题型4 海带中提取碘
例4 海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：
请填写下列空白：
(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是______________(从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写空白处)。
A．烧杯 B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯 F．干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是______；步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是________。
(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________。
(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是
________________________________________________________________________。
(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)步骤①是对干燥海带加热灼烧，与三脚架一起使用的常常是泥三角、坩埚和酒精灯。
(2)步骤③是由海带灰悬浊液得含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。步骤⑥是从混溶碘的苯溶液中分离碘和回收苯，因二者在水中溶解度都不大，因此只能用蒸馏分离的方法。
(3)结合“碘离子含碘水溶液”，再联想实验室中Cl2的制备不难写出④的离子方程式为2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O。
(4)因碘不易溶于水而易溶于有机溶剂苯，且苯不溶于水易与水溶液分层，这是选取萃取剂的原则。
(5)根据碘单质遇淀粉变蓝这一现象，可以取少量提取碘之后的溶液，加入淀粉看是否变蓝来检验。
答案 (1)BDE (2)过滤 蒸馏
(3)2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O
(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大
(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液；观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘，反之则没有单质碘)
题型5 海水资源的综合利用
例5 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．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化
C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2
D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
解析 海水中的钾元素是以化合态形式存在的，要由化合态转变为游离态，一定发生氧化还原反应，故A不正确；海水蒸发制海盐，发生了物理变化，B也不正确；电解熔融NaCl可以制得Na和Cl2，C正确；潮汐发电是将机械能转化为电能，因此D也不正确。
答案 C
1．存在于海底的大量多金属结核矿(如图4－2)，将是人类重要的金属资源……
提示 目前海底矿藏资源的勘探和开采技术还不够成熟，要投入实用更面临许多难题。除了成本比陆地高以外，还存在破坏生态环境等问题。有资料表明，开采海底矿藏作为一个产业将在2010～2030年才能形成。
2．通过调查访问和查阅资料，了解回收废旧钢铁、铝制品等在节约能源……
提示 废旧金属资源的再生利用肩负着提供新资源、改善环境和保护人类生存条件等任务，是一项利在当代、功在千秋的社会性公益事业。
(1)地球上的金属矿产资源是有限的，不可再生的，随着社会的发展，金属矿产资源越来越少。
(2)金属制品在使用过程中会被不断地腐蚀和损坏，新旧更替中，产生大量垃圾，污染环境。
(3)回收的废旧金属大部分可以重新制成金属或它们的化合物再利用。据计算，回收一个铝饮料罐比制造一个新铝饮料罐要便宜20%，而且可以节约95%的能源。
将Br－转变为Br2是海水提溴中关键的化学反应……
提示 (1)浓缩。将海水晒盐和海水淡化的过程中的副产物溶液加热浓缩，再用硫酸将浓缩的海水酸化。
(2)氧化。向酸化的海水中通入适量的Cl2，使溴离子转变为溴单质。化学方程式为2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl。
(3)富集。利用溴的挥发性，向含溴单质的水溶液中通入热空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有SO2溶液的吸收塔内。化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。
(4)提取。向吸收塔内的溶液中通入适量的Cl2，再用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔中溶液里的溴单质。化学方程式为2HBr＋Cl2===Br2＋2HCl。
1．制取金属单质是将金属元素从其化合物中还原出来，例如：
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；2Al2O34Al＋3O2↑
制取非金属单质，既可以将非金属元素从化合物中还原出来，也可以将非金属元素从化合物中氧化出来，例如：
SiO2＋2CSi＋2CO↑；2KI＋H2O2＋2HCl===I2＋2H2O＋2KCl
5KI＋KIO3＋6HCl===3I2＋6KCl＋3H2O；2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
相同点：(1)都可以用分解法、电解法和还原法来制取；
(2)都是由化合态变为游离态的氧化还原反应。
不同点：由于金属无负价，故金属单质不可以用氧化法来制取，只能通过还原反应来制取。而制取非金属单质，非金属元素既可能发生还原反应，也可能发生氧化反应。
解析 解决这类题目应从氧化还原的角度来分析。
2．SnO2＋2CSn＋2CO↑ 氧化剂：SnO2 还原剂：C
WO3＋3H2W＋3H2O 氧化剂：WO3 还原剂：H2
2PbS＋3O22PbO＋2SO2 氧化剂：O2 还原剂：PbS
UF4＋2MgU＋2MgF2 氧化剂：UF4 还原剂：Mg
2Au(CN)＋Zn===2Au＋Zn(CN) 氧化剂：Au(CN) 还原剂：Zn
解析 氧化剂是指在反应中得电子(化合价降低)的物质；还原剂是指在反应中失电子(化合价升高)的物质。在氧化还原反应中得、失电子总数是相等的(即电子守恒)，表现为化合价升高和降低的总数相等，因此解答本题应从分析化合价的变化情况来入手解决。
3．2[2CuCO3·Cu(OH)2]＋3C6Cu＋7CO2↑＋2H2O 反应类型：氧化还原反应
解析 该反应为氧化还原反应。2CuCO3·Cu(OH)2中Cu均为＋2价。利用电子守恒来配平，要注意蓝铜矿化学式表示的意义是1 mol 2CuCO3·Cu(OH)2中相当于含有2 mol CuCO3和1 mol Cu(OH)2。
4．(1)NaOH溶液或CaO或Ca(OH)2 适当过量 (2)过滤 (3)盐酸 (4)MgCl2(熔融)电解,Mg＋Cl2↑
解析 解答本题的关键是依照实验流程图搞清各步反应的原理。
海水Mg(OH)2沉淀MgCl2溶液无水MgCl2Mg。
5．工业上从海水中提取溴所涉及的离子反应(按反应过程)：①2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；②Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO；③2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2。
实验室用海带提取碘所涉及的离子反应：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O。
根据上面的反应可知氧化性：Cl2>Br2>SO2，H2O2>I2。
推测的化学方程式为：(1)Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2 (2)不反应 (3)Cl2＋2NaI===2NaCl＋I2 (4)不反应
解析 氧化还原反应中一般氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性。也就是说只能由氧化性强的生成氧化性弱的物质，而一般不能由氧化性弱的物质生成氧化性强的物质。
6．(1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O
(2)NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
(3)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O
(4)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
第(4)步转化过程消耗能量最多，因为这一步转化中消耗了大量的电能。
7．55.0%
解析 由题意可知只有Fe3O4中含有Fe元素，故w(Fe)＝×76.0%＝55.0%。
8.
阶段 主要污染 采取的措施和建议
采矿 噪音、粉尘和烟雾 采用无声爆破技术或设置消音器；对粉尘和烟雾，可用烟雾聚集器使其聚集，并回收再利用这些物质
选矿 污水和固体废弃物 对污染的水要先净化、消毒再排放或循环使用；对固体废料要回收利用
冶炼 粉尘和烟雾、有害气体和固体废料 对有害气体要将其中的有害成分吸收转化为化工原料或燃料；对粉尘和烟雾以及固体废料要回收利用
9.(1)孔雀石逐渐溶解，溶液变蓝，有气泡产生。
(2)加入的金属应比铜活泼，可以是铁。因为Fe可以把溶液中的Cu2＋置换为Cu。
(3)方案1：向滤液中加入过量的NaOH溶液，过滤；将得到的沉淀洗涤，灼烧；保持加热状态，用CO还原灼烧后的固体。
方案2：电解CuSO4溶液(滤液)。
10．(1)TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO
(2)TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2
稀有气体的保护氛围可使高温下的Mg、Ti不被空气中的氧气氧化(Mg还可以与N2反
应)。
1．金属冶炼的目的是( )
A．把金属化合物还原为金属单质 B．除去金属中的杂质
C．把金属单质变为氧化物 D．把电能转化为化学能
答案 A
解析 由金属冶炼原理Mn＋―→M可知，金属冶炼的目的是将化合态的金属元素还原为游离态。
2．不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是( )
A．金属在自然界中的分布不同 B．金属在自然界中的含量不同
C．金属在自然界中的存在形式不同 D．金属的活动性不同
答案 D
解析 金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得电子变成金属单质，金属的活动性不同，其对应金属离子得电子的能力不同，冶炼方法就有可能不同。
3．若将海水淡化作饮用水使用，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．将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子
答案 A
解析 明矾净水是利用Al3＋水解生成的Al(OH)3胶体的吸附作用而除去水中的一些泥沙，并不能除去海水中的阴、阳离子而使海水淡化；利用太阳能使海水蒸馏淡化，是有研究价值的一种淡化途径；海水缓慢凝固后可结成冰，在这个过程中可以除去海水中的离子而淡化；将海水通过离子交换树脂使海水淡化是一种已被应用的海水淡化方法。
4．从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是( )
A．镁 B．氯化钠 C．溴 D．钾
答案 B
解析 从海水中提取镁和钾，需把镁、钾元素还原；从海水中提取溴，需把Br－氧化；从海水中提取氯化钠，只需蒸发、结晶、过滤即可。
5．由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：①在一定条件下脱水干燥；②加熟石灰；③加盐酸；④过滤；⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )
A．②④⑤③① B．③②④①⑤ C．③④②⑤① D．②④③⑤①
答案 D
解析 要从海水中得到无水MgCl2，首先要加熟石灰得到Mg(OH)2沉淀，然后过滤，再将沉淀加盐酸溶解，得到MgCl2溶液，然后对溶液浓缩结晶，再对晶体脱水干燥即可。
6．有下列原料：①海水 ②石灰石 ③赤铁矿 ④铝土矿
⑤焦炭 ⑥辰砂(硫化汞)
(1)工业冶炼用________方法制Mg，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(2)工业冶炼用________方法制Al，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(3)工业冶炼用________方法制Fe，其原料主要是
________________________________________________________________________。
(1) 工业冶炼用________方法制Hg，其原料主要是
________________________________________________________________________。
答案 (1)电解 ①② (2)电解 ④ (3)热还原 ③⑤ (4)热分解 ⑥
解析 根据金属的活动性顺序选择合适的冶炼方法。
7．海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：
(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：
①____________；③____________；
写出实验②中有关反应的离子方程式：_________________________________________。
(2)提取碘的过程中，可供选择的有关试剂是________。
A．酒精 B．四氯化碳 C．苯 D．乙酸
(3)为使海藻灰中I－转化为I2的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器。尚缺少的仪器是
________________________________________________________________________。
(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下图蒸馏装置中的错误之处：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2) 进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
最后晶态碘在______中。
答案 (1)过滤 萃取 Cl2＋2I－===2Cl－＋I2
(2)BC
(3)分液漏斗、普通漏斗
(4)①缺少石棉网 ②温度计插到了液体中 ③冷凝管进出水方向颠倒
(5)使蒸馏烧瓶均匀受热，控制加热温度不会过高 蒸馏烧瓶
解析 本题考查卤素的性质及分离物质的方法。
(1)从流程图中提示可知，操作①是过滤， ③是萃取，②中的反应为Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
(2)根据萃取原理，萃取剂应不溶于水，且碘在萃取剂中的溶解度大，而酒精、乙酸均可与水互溶。
(3)从流程图可知，需要的操作是过滤和分液，一一核对可知还缺少普通漏斗和分液漏斗。
(4)检查实验装置的错误，要按照实验的进程，逐一检查，通常是从左到右，从下到上。该装置无石棉网，温度计位置不正确；冷凝管进出水方向错了。
(5)利用水浴可使被加热的物质受热均匀，而温度又不会超过100℃，最后在蒸馏烧瓶中
得晶体碘。
第1课时 金属矿物的开发利用
1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)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)铝热冶炼铬；(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
解析 火烧孔雀石炼铜采用焦炭还原的方法；湿法炼铜是活泼金属置换法；铝热冶炼铬是采用铝热反应将铬从其化合物中置换出来；光卤石炼镁则采用电解的方法，不正确的是B。
2．能用铝为原料来冶炼难熔的金属是因为( )
A．铝的密度小，熔点较低
B．铝在空气中燃烧，放出大量的热
C．铝在金属活动性顺序表中排在较前面
D．铝具有还原性，发生氧化还原反应时放出大量热
答案 D
解析 利用铝来冶炼难熔的金属就是利用铝热反应来进行的，在铝热反应中，铝表现出还原性，从而置换出其他金属，另外铝热反应还有一个特点就是反应能放出大量的热，反应所放出的热量可使金属氧化物和生成的金属熔化，使反应顺利进行。
3．铁是地壳中含量很丰富的元素，金属铁是在高炉中冶炼的，在冶金工业中，常用焦炭来冶炼铁。
(1)写出焦炭在高炉中所参与的两个反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)写出赤铁矿被CO还原成铁的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)实验室中可用CO还原Fe2O3，在加热Fe2O3前应________，直到无________现象时才能点燃酒精灯加热，否则可能发生________现象，未反应完全的CO________(填“能”或“不能”)排放到大气中，应做________处理。
答案 (1)C＋O2CO2 C＋CO22CO
(2)3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2
(3)验纯 爆鸣 爆炸 不能 点燃
解析 (1)在冶炼铁的过程中，为提高C的利用率，先把C＋O2CO2，再让CO2＋C2CO，用CO还原Fe2O3，接触更充分，效果更好。
(3)加热Fe2O3之前应先检验CO的纯度，否则会发生爆炸，由于CO有毒，故未完全反应
的CO应点燃，以防污染环境。
1．常言“真金不怕火炼”从化学的角度对这句话的理解正确的是( )
A．金的熔点高，难于熔化
B．金的化学性质稳定，不易变质
C．金越炼越纯
D．金的硬度大，高温下难于变形
答案 B
解析 金的熔点并不很高，硬度也不很大，很易加工成各种形状的装饰品，“真金不怕火炼”的真正意义是其化学性质稳定，高温熔化再冷却后仍然是金。
2．下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是( )
A．加热分解氧化铝 B．高温下分解碳酸钙
C．电解氯化钠溶液 D．三氧化钨与铝粉高温反应
答案 D
解析 A项加热氧化铝，氧化铝很难分解；B项高温下分解碳酸钙，生成氧化钙；C项电解熔融态的氯化钠可得金属钠；D项三氧化钨与铝粉高温下发生铝热反应可得金属钨。
3．热还原法冶炼金属的反应一定是( )
A．氧化还原反应 B．置换反应
C．复分解反应 D．分解反应
答案 A
解析 热还原法冶炼金属的反应一定不是复分解反应，也一定不是分解反应，不一定是置换反应，如3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，但一定是氧化还原反应。
4．下列说法中正确的是( )
A有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案 AD
解析 本题主要考查金属的冶炼方法。铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，A项对；电解NaCl溶液不能得到金属钠，金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取，B项错；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来，C项错；D项对。
5．在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是( )
A．Mg B．Cu C．Ag D．H2
答案 C
解析 本题主要考查氧化还原反应顺序。根据金属活动性顺序表，可以判断，还原性强弱：Mg>H2>Cu>Ag，则离子氧化性强弱为Ag＋＞Cu2＋＞H＋＞Mg2＋，所以首先析出Ag。
6．实验室将9 g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质为18 g，则该氧化物粉末可能是( )
A．Fe2O3和MnO2 B．MnO2和V2O5
C．Cr2O3和V2O5 D．Fe3O4和FeO
答案 AD
解析 n(Al)＝＝mol，Al完全反应时转移电子的物质的量为mol×3＝1 mol，则生成金属的摩尔电子质量(转移1 mol e－生成金属的质量)为18 g/mol。
A项生成Fe的摩尔电子质量为＝18.67 g/mol，生成Mn的摩尔电子质量为＝13.75 g/mol，根据平均值规律，A项正确；B项生成锰的摩尔电子质量为13.75 g/mol，生成V的摩尔电子质量为＝10.2 g/mol，根据平均值规律，B项不可能生成金属单质18 g；同理，C项也不可能生成单质18 g；D项，Al完成反应时生成Fe的质量大于18 g，当氧化物粉末不足量时，生成的金属可能为18 g，D项正确。
7．金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是( )
A．电解法 B．热还原法 C．热分解法 D．铝热法
答案 A
解析 锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。
8．已知工业上真空炼铷的反应方程式如下：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb(g)，对此反应能够进行的正确解释是( )
A．铷比镁的金属性强
B．铷的沸点比镁低，把铷的蒸气抽走后，平衡向正反应方向移动
C．MgCl2的热稳定性比RbCl弱
D．高温下Mg2＋得电子能力比Rb＋弱
答案 B
解析 铷的沸点比较低，抽走铷的蒸气后，平衡向正反应方向移动，这样就得到了铷。
9．在灰黑色粉末A和白色粉末B组成的混合物中加水，先看到蓝色溶液，过一段时间溶液变为浅绿色，并同时析出红色沉淀C。将沉淀C过滤出来，加入浓硫酸共热，有气体放出，将溶液浓缩，结果得到晶体D，把晶体D继续加热，又得到白色粉末B。试推断A、B、C、D的化学式：
A：________，B：________C：________D：________。
答案 Fe CuSO4 Cu CuSO4·5H2O
解析 将混合物溶于水得“蓝色溶液”，推知B为可溶性铜盐且红色沉淀C为铜单质，将铜过滤后与浓硫酸加热得CuSO4溶液，浓缩得D为CuSO4·5H2O，所以B为CuSO4，据A与CuSO4反应变浅绿色且能把铜置换出来，推出A为Fe。
10．关于铝的冶炼，有以下一些问题，请你通过努力，争取完成。
(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得的纯净的Al2O3，然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其主要原因是________(填字母序号)。
A．AlCl3是共价化合物，其熔融体不导电
B．电解AlCl3生成的Cl2会污染大气
C．自然界不存在富含AlCl3的矿石
D．生产无水AlCl3较困难，成本又较高
(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为________(填字母序号)
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．6∶3∶1 D．6∶3∶2
(3)有些同学查到了有关几种物质的熔、沸点的资料，并对第(2)小题进行评价。
物质 K2O MgO Al2O3 KCl MgCl2 AlCl3
熔点(℃) 881 2 852 2 015 711 714 190(259 kPa)
沸点(℃) —— 3 600 2 980 1 437 1 412 181
①有的认为第(2)小题的题干与选项有矛盾，若选项正确，则可推知氯化钾、氯化镁、氯化铝三种物质中有一种物质是不符合题意的，这种物质是________。
②有的认为第(2)小题的题干正确，只要补一个正确的选项即可，这个选项是________(填序号)。
Ⅰ.0∶0∶0 Ⅱ.6∶3∶0 Ⅲ.1∶3∶6
③也有的认为只要把第(2)小题中三种物质中的某一种改为表格中的另一种物质也符合题意。请写出电解这种物质的化学方程式：________________________________________________________________________。
(4)讨论含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗？并设计简单实验证明你的结论。
答案 (1)CD (2)D (3)①氯化铝 ②Ⅰ ③2Al2O34Al＋3O2↑
(4)不一定。将AlCl3固体加热使之熔化，测其导电性；结果不导电，即证明AlCl3不是离子化合物，而是共价化合物。
解析 本题是对电解冶炼铝知识的挖掘，考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力，综合性较强，有一定的挑战性。
(1)题中已说明：可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝，所以A选项理由不成立；Cl2虽然会污染大气，但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2，况且Cl2还是重要的化工原料，所以排除B；AlCl3能溶于水，自然界中不会存在AlCl3矿石，所以C正确；电解炼铝的电解槽中不能有水，而生产无水AlCl3较困难，成本高，所以D正确。
(2)按照串联电路的特点可知，各个电极流过电子的物质的量都是相等的，再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2，所以选D项。
(3)①从表中数据可知，氯化铝的熔点比沸点高，而且熔、沸点只有190℃、181℃，都很低，则加热时AlCl3易升华，难被电解(氯化铝属分子晶体，熔融时不能电离)，所以应该是氯化铝。②若题干正确，根据串联电路的特点，若有一个电解槽不导电，则整个电路都没有电子通过，各个电解槽都不发生电解，三个电解槽都没有电解产物，所以应选 Ⅰ.0∶0∶0(本题容易误选Ⅱ.6∶3∶0，原因是没有注意到串联电路的特点，这个知识在初中物理中就学过了)。③根据原题只能选表格中的Al2O3，电解的化学方程式：2Al2O34Al＋3O2↑。
(4)铝是活泼金属，但AlCl3是共价化合物。将AlCl3加热使之熔化，测其导电性，结果不导电，说明AlCl3不是离子化合物而是共价化合物。
11．铜在自然界多以＋1价矿石存在，因为在固态特别是高温下＋1价铜的化合物比＋2价稳定。从辉铜矿(Cu2S)炼铜的方法之一是：①将矿石高温通空气焙烧，生成两种氧化物。②将焙烧过的矿石加上比它质量约少一半的未经焙烧过的矿石，混合后隔绝空气再进行高温燃烧，结果得到金属铜和一种具有刺激性气味的气体。写出这两个反应的化学方程式。
答案 ①2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
②2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
解析 写第一个方程式时，要注意比稳定。
第2课时 海水资源的开发利用
1．以下说法正确的是( )
A．海洋约占地球表面积的71%，所以地球上不缺水，人类可以随意使用水资源，不必节约
B．海水淡化的主要方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法
C．海水淡化的各种方法中，蒸馏法的成本比较低
D．以上说法都正确
答案 B
解析 海水含盐量高，无法直接饮用，而淡水资源非常有限，因此要节约水资源；海水淡化的各种方法中，蒸馏法历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。
2．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示：
(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_______________________________________________________________。
电解槽中的阳极材料为__________________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________，原因是___________________________________________________。
(3)溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)阳离子(或Na＋) 金属钛网(或石墨)
(2)否 如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀，产品不纯
(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
解析 离子膜只允许阳离子通过，隔膜只允许溶液通过，气体分子不能通过，为了减少阳极本身的腐蚀，工业上一般采用钛合金制作阳极材料，使用石墨也可，但使用寿命较短。
3．铀是一种带有银白色光泽的金属，化学性质很活泼，自然界中不存在游离的金属铀。铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，一些核拥有国往往不愿意其他国家获得这种技术，伊朗的铀浓缩就一直受到联合国原子能机构和一些国家的反对。
(1)铀的冶炼首先要把矿石加工成含铀60%～70%的化学浓缩物，进一步纯化转变成三氧化铀，再用炭在高温下还原成二氧化铀，其化学方程式为________________________________________________________________________；
再将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________；
最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，得到最终产品金属铀，反应的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)在海水淡化和硬水软化中都经常使用离子交换膜有选择地交换溶液中的某些离子，如除去硬水中的Ca2＋，其反应的离子方程式：2HR＋Ca2＋===CaR2＋2H＋。海水中铀以UCl4形式存在，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但海水总量极大，铀总量还是相当巨大的，所以不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，而不吸附其他元素，其反应原理：________________________________________________________________________
(树脂用HR代替)；发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理： _________________________________________________________。
答案 (1)UO3＋CUO2＋CO↑
UO2＋4HF===UF4＋2H2O
UF4＋2Ca===U＋2CaF2(或UF4＋2Mg===U＋2MgF2)
(2)4HR＋U4＋===UR4＋4H＋
UR4＋4H＋===4HR＋U4＋
解析 炭在高温下还原三氧化铀应该得到二氧化铀和CO；二氧化铀与无水氟化氢反应得到四氟化铀和水；金属钙还原四氟化铀，得到金属铀和氟化钙，写出符合要求的化学方程式即可；根据硬水软化的离子方程式迁移到此，注意铀离子带4个正电荷，酸处理又得到铀
离子和树脂。
1．下列各组元素中既包括海水中的常量元素，又包括海水中的微量元素的是( )
A．Cl、Na、C、F B．S、Ca、U、I
C．B、F、H、Sr D．Cl、Na、Li
答案 BD
解析 海水中的常量元素包括H、O、Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr等13种元素，其他元素为微量元素。
2．水资源非常重要，联合国确定2003年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是( )
A．蒸馏法是海水淡化的方法之一
B．淡水的密度小于海水的密度
C．融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少
D．0℃以上，温度越高，水的密度越小
答案 D
解析 A对；B对，淡水的密度小于海水的密度，因为海水中含NaCl等；C对，雪水是软水，而深井水中的水是硬水，一般含Ca2＋、Mg2＋等；D错，因为水在4℃时密度最大。故答案为D。
3．NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是( )
①烧碱 ②纯碱 ③金属钠 ④氯气 ⑤盐酸
A．①②③④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②④⑤
答案 A
解析 在氯碱工业中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2与Cl2化合被水吸收可得盐酸。2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。在制纯碱工业中主要利用如下原理：NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。
4．下列说法不正确的是( )
A．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B．海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低
C．从海水中可以提取铀和重水等核原料
D．海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值
答案 D
解析 海水中，Br和F元素均为常量元素。
5．广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是( )
A．从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应
B．往淡水中加入NaCl等配成人造海水，可用于海产品的长途运输
C．赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的
D．海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg等金属
答案 D
解析 海带中提取碘需将I－氧化为I2，A正确；B是可用的方法，B正确；赤潮是富营养化造成的，C正确；D中Fe的提取不属于海洋经济专属区的资源开发。
6．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )
A．酸性KMnO4溶液 B．氯水 C．FeCl3溶液 D．碘水
答案 B
解析 Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。
7．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )
A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富
B．步骤⑥电解MgCl2时阴极产生氯气
C．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水
D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
答案 B
解析 海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，选项A正确；电解熔融的MgCl2时，阳极产生Cl2，阴极产生金属镁，选项B错误；因MgCl2能水解：MgCl2＋2H2OMg(OH)2＋2HCl，所以将MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是防止MgCl2水解生成Mg(OH)2，选项C正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2。
8．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用如图所示的工艺流程生产单质碘：
试回答：
(1)乙、丁中溶质的化学式：乙__________，丁__________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母编号)。
A．除去未反应的NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作可供提纯I2的两种方法是____________和_________(不要求写具体步骤)。
(4)实验室检验I2的方法是_______________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(用化学方程式表示)__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)FeI2 FeCl3 (2)C (3)升华 萃取 (4)用淀粉溶液 (5)2AgI2Ag＋I2
解析 先理解从富碘卤水中提取碘的过程，再结合Ag、Fe、Cl2等单质、化合物的性质、操作目的即可解答相关问题。
根据提取I2的过程：首先I－＋Ag＋===AgI↓，甲即AgI。加入Fe粉后，在水中发生反应生成FeI2和Ag；在FeI2溶液中通入足量Cl2，则3Cl2＋2FeI2===2I2＋2FeCl3；用H2SO4浸洗是除去未反应的Fe，使Ag回收利用。提取I2可以用升华或萃取的方法。
9．假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：
背景材料1：下面所示为海水中各元素含量情况(mg/L)
元素 浓度(mg/L) 元素 浓度(mg/L)
钠 10 770 氯 19 350
镁 1 290 硫 885
钾 380 溴 67
钙 400 碘 0.06
背景材料2：部分化学试剂的市场价格
试剂 氢氧化钾 氢氧化钠 氢氧化钙 氧化钙
价格(元/吨) 5 238.00 2 300.00 1 200.00 700.00
请完成下列问题：
(1)在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案：
方案一：直接往海水中加入沉淀剂；
方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；
方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。
你认为方案________最合理。
不选方案________的理由是________________________________________________
________________________________________________________________________。
不选方案________的理由是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)应该选择________试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为________。
(3)为了节省成本，考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)三 一 海水中镁离子浓度太低，要沉淀必须加入大量的沉淀剂，浪费原料 二 要加热海水需耗费很多的能源 (2)CaO 230∶49 (3)贝壳中含碳酸钙，加热分解生成的氧化钙可用沉淀剂，节省了成本
解析 (1)从海水中提取镁首先要对海水进行浓缩，然后加入沉淀剂，显然方案一浪费原料，方案二浪费能量，最合理的是方案三。
(2)根据市场价格，CaO作为镁离子的沉淀剂最为经济。假设沉淀a mol镁离子，需要氢氧化钠和氧化钙的价格比为：2a×40×2 300∶(a×56×700)＝230∶49。
(3)贝壳的主要成分为碳酸钙，可以通过高温煅烧贝壳的方式生产氧化钙，作为镁离子的沉淀剂，降低成本。
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