26开发利用金属矿物和海水资源

第九章化学与自然资源的开发利用化学第九章化学与自然资源的开发利用化学最新考纲下载1.了解海水和金属矿物的综合利用。了解化学科学发展对自然资源利用的作用2.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义3.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用第九章化学与自然资源的开发利用化学名师权威解读自然资源的开发与利用，关系到社会可持续发展的问题，因此一直是高考命题的热点。主要考查内容有：常见元素及其化合物对环境质量的影响；在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性；化工生产中自然资源综合利用的方法和意义。高考考题把化学知识和实际生产、生活、环境污染等问题结合起来，突出化学与可持续发展的密切联系，考查学生分析问题和解决问题的能力。第九章化学与自然资源的开发利用化学第26讲开发利用金属矿物和海水资源第九章化学与自然资源的开发利用化学一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形式(1)游离态：如__________。(2)化合态：绝大多数金属以此形式存在。金、铂第九章化学与自然资源的开发利用化学2．金属冶炼的原理金属冶炼的原理是___________________________________________________的过程，即Mn＋＋ne－===M。3．金属冶炼的一般步骤矿石的富集→______→______使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质冶炼精炼第九章化学与自然资源的开发利用化学4．金属冶炼的方法(金属活动性顺序表的反顺序)第九章化学与自然资源的开发利用化学(1)物理法——适用于化学性质稳定，在自然界中以游离态形式存在的金属。(如Au、Pt)。(2)热分解法——适用于冶炼金属活动性______的金属。(写出化学方程式)①____________________________。②____________________________。较差Hg：2HgO=====△2Hg＋O2↑Ag：2Ag2O=====△4Ag＋O2↑第九章化学与自然资源的开发利用化学(3)热还原法——适用于金属活动性介于________之间的大多数金属的冶炼。(写出化学方程式)①H2还原CuO：_______________________。②CO还原Fe2O3：_______________________。③C还原Fe3O4：_________________________。Zn～CuH2＋CuO=====△Cu＋H2O3CO＋Fe2O3=====△2Fe＋3CO22C＋Fe3O4=====△3Fe＋2CO2↑第九章化学与自然资源的开发利用化学(4)电解法——适用于金属活动性______的金属的冶炼。(写出化学方程式)①Na：___________________________。②Mg：_________________________。③Al：____________________________。很强2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑第九章化学与自然资源的开发利用化学能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?提示：不能。因为AlCl3是共价化合物，熔融时无法电离出自由移动的离子，不导电；而MgO虽是离子化合物，但其熔点太高，熔融会消耗大量电能，成本较高。第九章化学与自然资源的开发利用化学二、海水资源的开发利用1．海水水资源的利用(1)海水水资源的利用，主要包括___________和直接利用海水进行_________等。(2)海水淡化的方法主要有________、__________、____________等。海水的淡化循环冷却蒸馏法电渗析法离子交换法第九章化学与自然资源的开发利用化学2．海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业①电解NaCl溶液：(写出化学方程式，下同)_______________________________________；产物制盐酸：_______________________；制漂白液：________________________________。Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋Cl2↑＋H2↑H2＋Cl2=====点燃2HCl第九章化学与自然资源的开发利用化学②电解熔融NaCl：______________________。(2)海水提镁、溴、碘。(3)海水中提取____和______用于核能的开发。(4)新型能源________、________的开发利用。2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑铀重水潮汐能波浪能第九章化学与自然资源的开发利用化学金属矿物的开发利用和金属的冶炼1．金属冶炼的原理金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。由于矿石中金属大都是以化合态存在，所以在金属的冶炼过程中，就是金属从化合态还原为游离态的过程：Mn＋＋ne－===M。一般来说，金属元素失去电子越容易，其阳离子得电子就越难；相反，金属元素的原子失去电子越难，该金属元素的阳离子得电子就越易。第九章化学与自然资源的开发利用化学2．从金属矿石中提炼金属的步骤步骤一般方法或原理目的矿石富集采矿、选矿、粉碎、筛矿、洗矿等除去杂质、提高矿石中有用成分的含量冶炼利用氧化还原反应原理，在一定条件下用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质得到粗金属(含少量杂质)单质精炼加入除杂试剂除去杂质或电解精炼提炼纯金属第九章化学与自然资源的开发利用化学3.铝热反应(1)原理铝将金属氧化物中化合态的金属还原为金属单质。(2)引燃剂和铝热剂①引燃剂：镁条、氯酸钾。第九章化学与自然资源的开发利用化学②铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。(3)实验现象①镁条剧烈燃烧，放出一定的热量，使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应。第九章化学与自然资源的开发利用化学②反应放出大量的热，并发出耀眼的强光。③纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。④待熔融物冷却后，除去外层熔渣，仔细观察，可以发现落下的是铁珠。第九章化学与自然资源的开发利用化学(4)铝热反应的应用①该反应为放热反应，铝在高温下还原出了单质铁，在冶金工业上也常用这一原理制取熔点较高的金属，如钡、铬、锰等，3MnO2＋4Al=====高温2Al2O3＋3Mn。②该反应原理可以应用在生产上，如焊接钢轨等。第九章化学与自然资源的开发利用化学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第九章化学与自然资源的开发利用化学【解析】(Ⅰ)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，加热分解：Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋H2O＋CO2↑火烧时，使用的木柴变为木炭，CuO再与木炭反应，产生铜，属于焦炭法。C＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑符合①(Ⅱ)湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu适合于③第九章化学与自然资源的开发利用化学【答案】B(Ⅲ)是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离。2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr适合于③(Ⅳ)从光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)中可得到六水合氯化镁晶体，再采用通电分解熔融的氯化镁的方法制取镁。MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑符合④第九章化学与自然资源的开发利用化学名师指点选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原；金属的位置越靠前，越难被还原。第九章化学与自然资源的开发利用化学1．下列化工生产原理错误的是()①可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠；②可以将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁；③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝；④炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热。A．②③B．①③C．①②③D．②③④第九章化学与自然资源的开发利用化学解析：钠特别活泼，加入氯化镁溶液时先与水反应生成NaOH和H2，接着生成Mg(OH)2沉淀，②错；冶炼铝使用的是Al2O3，③错；高炉炼铁中所发生的反应是放热反应，但是仍需要高温，④错。选D。答案：D第九章化学与自然资源的开发利用化学海水资源的开发利用1．海水淡化方法及原理淡化方法原理蒸馏法将海水加热至105℃蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水第九章化学与自然资源的开发利用化学电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法第九章化学与自然资源的开发利用化学2.镁的提取(1)流程第九章化学与自然资源的开发利用化学(2)有关反应的化学方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2OMgCl2·6H2O=====HClMgCl2＋6H2O↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑第九章化学与自然资源的开发利用化学3．溴的提取(1)流程第九章化学与自然资源的开发利用化学(2)有关反应的离子方程式2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO2－44．碘的提取(1)流程水氯气↓↓干海带→浸泡液→氧化→过滤→提纯→碘单质(2)有关反应的离子方程式2I－＋Cl2===I2＋2Cl－第九章化学与自然资源的开发利用化学海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如图所示：第九章化学与自然资源的开发利用化学第九章化学与自然资源的开发利用化学(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称①________；写出过程②中有关反应的离子方程式：____________________________。(2)提取碘的过程中可提供选择的有机试剂为______。A．酒精、四氯化碳B．四氯化碳、苯C．汽油、醋酸D．汽油、甘油第九章化学与自然资源的开发利用化学(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，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、物品，尚缺少的玻璃仪器是______________________。第九章化学与自然资源的开发利用化学【解析】(1)从提取碘的流程图上看出，操作①是将固体(残渣)和液体(含I－的溶液)分离开的操作，这一操作称为过滤。反应②是用Cl2将I－氧化成I2的反应。第九章化学与自然资源的开发利用化学(2)利用I2在有机溶剂(如CCl4、苯)中的溶解度远大于水中的溶解度，用有机溶剂将碘水中的碘提取出来，其中，酒精、甘油、醋酸均与水互溶不分层，不合题目要求。(3)操作①中缺少漏斗，操作③中缺少分液漏斗。【答案】(1)过滤2I－＋Cl2===I2＋2Cl－(2)B(3)漏斗、分液漏斗第九章化学与自然资源的开发利用化学2．海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②向引入的海水中加入石灰乳，沉降、洗涤、过滤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥；④电解得到产物。第九章化学与自然资源的开发利用化学以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________。A．分解反应B．化合反应C．置换反应D．复分解反应第九章化学与自然资源的开发利用化学解析：从海水中提取镁的全过程中，涉及的反应有：①把贝壳制成石灰乳：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，分解反应；CaO＋H2O