人教版必修二化学4.1《开发利用金属矿物和海水资源》【课件】-(共55张PPT)

第四章·化学与自然资源的开发利用开发利用金属矿物和海水资源第一节开发利用金属矿物和海水资源课时1金属矿物的开发利用1.了解金属在自然界中的存在形式。2.掌握金属的冶炼方法。重点3.掌握铝热反应原理及实验。重点4.了解金属回收和资源保护的意义。5.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。开发利用金属矿物教材整理金属矿物的开发利用和金属资源的合理开发1．金属在自然界中的存在形态化合游离2．金属的冶炼(1)冶炼的原理①原理：将金属从其化合物中出来。②实质：根据，使金属矿物中的金属阳离子电子生成金属单质：Mn＋＋ne－===M。还原氧化还原反应得到(2)冶炼方法①热分解法适用于金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。a．加热分解HgO：。b．加热分解Ag2O：。2Ag2O=====△4Ag＋O2↑不活泼2HgO=====△2Hg＋O2↑②电解法适用于非常活泼金属的冶炼。请写出下列反应的化学方程式。a．冶炼金属钠，电解熔融NaCl：。b．冶炼金属镁，电解熔融MgCl2：。c．冶炼金属铝，电解熔融Al2O3：。2Al2O3(熔融)=====电解冰晶石4Al＋3O2↑2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑③热还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有等。请写出下列冶炼金属反应的化学方程式。a．高炉炼铁：。b．铝热反应炼铁：。c．用氢气还原氧化铜：。CuO＋H2=====△Cu＋H2OC、H2、CO、AlFe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3④其他方法a．火法炼铜：。b．湿法炼铜：。Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuCu2S＋O2=====高温2Cu＋SO23．金属资源的合理开发利用(1)合理开发利用金属资源的意义金属矿物资源是不可再生资源且贮量有限，冶炼过程中会消耗大量能量，也易造成环境污染。故应合理开发利用金属资源。(2)有效利用金属资源的途径①提高金属矿物的利用率。②减少金属的使用量。③加强金属资源的。④使用其他材料代替金属材料等。回收和再利用【特别提醒】金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系金属活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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[思考探究]探究铝热反应的实验问题铝热反应实验装置如下：问题思考：(1)装置中镁带、KClO3的作用是什么？【提示】镁带：引燃剂；KClO3：助燃剂，引发铝热反应。(2)引发铝热反应的操作是什么？【提示】往铝热剂上放少量KClO3，并插入镁带，然后将镁带点燃，即可引发铝热反应。(3)铝热反应需要高温条件，所以铝热反应是吸热反应吗？【提示】不是。(4)内层纸漏斗底部剪一小孔的目的是什么？【提示】使反应生成的熔融物易于落下。(5)实验室欲在常温下溶解此熔融物，能否选用稀硫酸？能否选用浓硫酸或NaOH溶液？请说明理由。【提示】能选择稀硫酸，因为稀硫酸能完全溶解此熔融物，并且不会造成环境污染；不能选择浓硫酸或NaOH溶液，因为常温下浓硫酸会使Fe、Al发生钝化，NaOH溶液不能溶解单质铁。(6)整个实验过程的实验现象有哪些？【提示】①镁带剧烈燃烧。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，液珠冷却后变为黑色固体。[认知升华]升华铝热反应实验现象①镁带剧烈燃烧。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，液珠冷却后变为黑色固体。原因分析镁带燃烧，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＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3，生成的铁在高温下呈熔化状态。铝热反应体现了Al较强的还原性。注意事项①氯酸钾的作用是分解提供氧气，使镁带快速充分燃烧，要放在混合物的上面。②要保证纸漏斗重叠的四周均为四层，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。③蒸发皿中的细沙要适量，既要防止蒸发皿炸裂，又要防止熔融的液体溅出伤人。题组1金属冶炼的方法与原理1．在冶金工业上，均能用化学还原剂制得的一组金属是()A．Na、Mg、AlB．Na、Zn、FeC．Zn、Fe、CuD．Mg、Al、Zn、Fe【解析】Na、Mg、Al一般不能用化学还原剂还原制得。【答案】C2．下列化工原理生产中错误的是()①可以用电解熔融氯化钠的方法来制取金属钠②可以用钠加入氯化镁的饱和溶液中制取金属镁③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝④工业上用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁A．②③B．①③C．①②③D．②③④【解析】工业上一般采用电解熔融氯化钠的方法冶炼金属钠；若将钠加入到氯化镁溶液中，发生反应：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，MgCl2＋2NaOH=Mg(OH)2↓＋2NaCl，所以不能冶炼金属镁；氯化铝属于共价化合物，因此不能用氯化铝作原料，通过电解的方法得到金属铝；由于MgO、MgCl2均为离子化合物且熔点：MgCl2MgO，所以工业上一般以MgCl2(熔融)为原料通过电解的方法冶炼金属镁。【答案】A3．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【答案】B误区警示常见几种金属的冶炼误区1工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3，因为AlCl3为共价化合物，熔化后不导电。2工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO，因为MgO的熔点很高，耗能大。3Au、Pt一般用物理法提取。4Al不能用于冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。题组2铝热反应及其应用4．下列对铝热反应的说法错误的是()A．铝热剂中还原剂是铝粉B．铝热剂是纯净物C．铝与Fe2O3可组成铝热剂D．铝热反应是放热反应【解析】Al和Fe2O3可组成铝热剂，属于混合物，其中铝作还原剂，铝热反应是放热反应。【答案】B5．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_______________________________________________________________________________________________________。【解析】(1)利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。(2)Mg比Al活泼，Al不能从MgO中置换出Mg。【答案】(1)镁条和氯酸钾在混合物中间插一根镁条，将氯酸钾放在混合物上镁条的周围，点燃镁条(2)不能镁比铝活泼，铝不能置换镁(3)用于焊接钢轨；冶炼某些熔点高的金属(答案合理即可)6．下列金属中：①铁；②镁；③锰；④钒；⑤铬；⑥汞。可用铝热法制备的有()A．①②④⑥B．①②③⑤C．①③④⑤D．①②③④⑤⑥【解析】Mg活泼性Al活泼性，Al不能置换出Mg；汞的冶炼是热分解法。【答案】C课时2海水资源的开发利用1.了解海水资源及其利用。2.了解海水淡化的方法，掌握海水的蒸馏。3.掌握海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海带提碘。重难点4.了解海水综合利用的重要方向。海水水资源的利用教材整理海水水资源的利用——物理过程1．海水水资源的利用类型海水水资源的利用主要包括：海水的和直接利用海水进行循环等。2．海水淡化的主要方法：、、。淡化冷却蒸馏法电渗析法离子交换法3．海水的蒸馏原理(1)主要仪器：A：；B：；C：。(2)冷凝水的流向：口进，口出。(3)A中加入碎瓷片的目的是。圆底烧瓶冷凝管锥形瓶ab防止海水暴沸(4)原理将海水加热，海水中的水分受热变成态(其余成分因沸点较高，不易汽化，留在烧瓶中)，经过冷凝管后又冷凝成水。经过蒸馏冷凝得到的液态水即为淡水。气液态题组海水淡化和食盐提取1．下列是四位同学对于海水淡化供居民用水所提供的方法，其中原理上完全不可行的是()【解析】海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，加明矾不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。【答案】A2．中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是()A．蒸馏B．蒸发C．过滤D．搅拌【解析】实验室中的“蒸发”操作是利用水受热易挥发的特点，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，这与海水晒盐的原理是类似的。【答案】B【题后归纳】海水淡化的方法和原理方法原理蒸馏法将海水加热至沸腾汽化，然后将蒸气冷凝而得到蒸馏水电渗析法在外加直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐的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，得到去离子水海水化学资源的开发利用1．海水中的化学元素(1)H、O(2)特点：种类很多，总储量很大，但许多元素的富集程度很低。2．海水化学资源的开发利用海水提碘①流程：海带灼烧→浸泡→过滤→氧化→萃取→提纯→碘单质②主要的化学原理：2I－＋H2O2＋2H＋===I2＋2H2O(写出离子方程式)海水提溴①方法：在预先经过酸化的浓缩海水中，用氧化溴离子使之成为溴单质②主要的化学原理：Cl2＋2NaBr===Br2＋2NaClCl2其他能量的利用①提取核能开发中的重要原料和②开发海洋药物③、波浪能等有待开发的新型能源铀重水潮汐能题组1海水中提取Na、Mg1．NaCl是从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(物质)是()①烧碱②纯碱③金属钠④氯气⑤盐酸A．①②③④⑤B．①②③④C．①②③⑤D．①②④⑤【解析】电解NaCl的水溶液可制得NaOH、H2、Cl2；H2、Cl2可合成HCl；NaCl溶液又可与CO2、NH3反应来制取NaHCO3；NaHCO3热分解可得Na2CO3，电解熔融的NaCl可制备金属钠。【答案】A2．从海水中可提取多种化工原料，下面是工业上对海水资源综合利用的示意图。试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等杂质离子，精制时所用试剂为A.盐酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。则加入试剂的顺序是________(填字母)。(2)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)电解无水MgCl2可制取镁和Cl2，其中副产品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________