山东省聊城市2015-2016学年高一化学人教版必修2导学案：第4章-第1节-开发利用金属矿物和海水

第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时金属矿物的开发利用【学习目标】1.了解金属在自然界中的存在形式，掌握金属冶炼的一般方法和原理。2.掌握铝热反应原理及实验步骤。3.了解金属回收和资源保护的意义。4.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。【自主学习】一、金属的冶炼1.金属在自然界中存在的形态除了____、____等极少数金属以外，绝大多数金属以____________的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素都显____化合价。2.金属冶炼的原理金属的冶炼是利用________________________原理，在一定条件下，使金属离子________电子被还原成________________，从而获得金属单质。即：Mn＋＋ne－===M。3.金属的冶炼方法(1)热分解法：适用于金属活动性顺序表中____及其以后的金属。2HgO=====△____________；2Ag2O=====△__________。(2)热还原法：适用于金属活动性顺序表中____、____之间的金属。Fe2O3＋3CO=====高温_____________________________________________________________；WO3＋3H2=====高温______________________________________________________________；Cr2O3＋2Al=====高温_____________________________________________________________。(3)电解法：适用于金属活动性顺序表中________及其以前的金属。2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石_____________________________________________________________；2NaCl(熔融)=====电解_____________________________________________________________。提醒①电解熔融的NaCl和电解NaCl溶液的产物不同。②工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。[议一议]1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)黄金的冶炼可用热分解法()(2)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质()(3)工业上电解MgCl2溶液制取Mg()2.利用CO冶炼铁的反应是置换反应吗？二、金属矿物的开发利用1.合理开发利用金属资源金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源，还会造成环境污染，地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应__________________________。2.有效利用金属资源的途径(1)提高金属的利用率，减少金属的使用量；(2)加强金属资源的回收和再利用；(3)使用其他材料代替金属材料。[议一议]请你列举身边常见的金属制品的成分，并讨论它们被人类使用的历史。(1)________________________________________________________________________；(2)________________________________________________________________________；(3)________________________________________________________________________；(4)________________________________________________________________________。【难点突破】一、金属冶炼的原理与方法例1下列金属冶炼原理错误的是()A.2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑B.MgO＋H2=====△Mg＋H2OC.Fe3O4＋4CO=====高温3Fe＋4CO2D.2HgO=====△2Hg＋O2↑归纳总结1.金属的冶炼原理金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即：Mn＋＋ne－===M。2.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、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金属原子失电子能力强→弱金属离子得电子能力弱→强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法3.常用的热还原法变式训练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①B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③D.(Ⅳ)用④二、铝热反应例2如图为铝热反应的实验装置，请回答下列问题：(1)该实验装置中还缺________。引发铝热反应的操作为________________________________________________________________________。(2)若将氧化铁换成氧化镁，该反应________(填“能”或“不能”)发生，理由是________________________________________________________________________。(3)铝热反应的用途有哪些________________________________________________________________________。归纳总结1.铝热反应(1)概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。(2)原理：Al作还原剂，另一种氧化物作氧化剂，用铝将氧化物中的金属置换出来。(3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(4)反应特点：①在高温下进行。②反应迅速并放出大量的热。③新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3分离。(5)应用：冶炼难熔的相对较不活泼的金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。2.铝热反应实验实验操作实验现象(1)镁条剧烈燃烧；(2)氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；(3)反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；(4)纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中实验结论在高温下，铝与Fe2O3发生反应，放出大量的热变式训练2如右图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5g炒干的氧化铁粉末加2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题。(1)写出该反应的化学方程式：__________________________________________________，在该反应中______________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为________反应。(2)选出该实验的实验现象：________(填写在横线上)。①镁条剧烈燃烧；②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射；③纸漏斗的下部被烧穿；④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。(3)写出下列操作或物质的作用：内层纸漏斗底部剪一个孔：__________________；蒸发皿盛沙：________________________________________________________________________；镁条：______________________；氯酸钾：______________________________________。(4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁？【当堂过关】1.下列金属元素在自然界中可以以游离态形式存在的是()A.KB.NaC.CaD.Au2.下列说法错误的是()A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等3.用铝热法还原下列化合物，若获得金属各1mol，消耗铝最少的是()A.MnO2B.Cr2O3C.WO3D.CuO4.以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O2=====高温2Cu＋SO2。下列说法不正确的是()A.化合价发生变化的元素有3种B.Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C.1molO2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4molD.SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料5.(1)Al与Fe3O4发生铝热反应的化学方程式为________________________________________________________________________，该反应中氧化剂是____________，还原剂是__________________________________。(2)工业上电解冶炼铝的化学方程式为________________________________________。若电路中通过1mol电子，可以得到Al________g。第2课时海水资源的开发利用【学习目标】1.了解海水淡化的方法及其意义。2.了解海水的主要组成元素。3.了解海水化学资源的开发和利用，熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。4.以海水资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。【自主学习】一、海水水资源的开发利用1.直接利用海水进行________________。2.海水淡化：主要方法有____________、______________、____________________。3.海水的蒸馏(1)原理(2)注意事项①烧瓶需垫____________加热。②烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的________，也不能少于________。③需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，________________________。④冷凝器里的冷却水要从冷凝器的______进、______出。[议一议]若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是()A.加明矾使海水中盐分沉淀而淡化B.利用太阳能使海水蒸馏淡化C.将海水电解，然后让两极气体燃烧得到饮用水D.将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子二、海水化学资源的开发利用1.海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上__________________________________________________等11种元素的总量超过________，其他为微量元素，共计含有80多种。2.海水制盐海水――→日晒结晶粗盐――→提纯精盐。3.海带提碘(1)流程：海带―→灼烧―→________―→过滤――→Cl2________―→提纯―→碘单质。(2)原理：_______________________________________________________________。4.海水提溴(1)过程：浓缩―→________―→________―→提取。(2)原理：________________________________________________________________。5.海水提镁(1)过程：浓缩――→沉淀―→过滤――→溶解―→结晶(MgCl2·6H2O)――→MgCl2晶体――→金属镁。(2)原理：①_________________________________________________________________；②Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③MgC