化学高考一轮复习课件第7章第1讲开发利用金属矿物和海水资源高中化学课件

第七章化学与自然资源的开发利用第1讲开发利用金属矿物和海水资源基础盘点金属矿物的开发和利用1．金属在自然界中存在的形态除了、等极少数金属外，绝大多数金属以的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显化合价。2．金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子电子被为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。金铂化合物正得还原3．金属冶炼的一般步骤例如：2HgO=====△2Hg＋O2↑，2Ag2O=====△4Ag＋O2↑。用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性，金属元素的原子失去电子，其金属离子得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性。弱不易容易较差4．金属冶炼方法(1)热分解法(2)热还原法冶炼金属①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，其化学方程式依次为。②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO，其化学方程式依次为。C＋2ZnO=====△2Zn＋CO2↑，C＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑3CO＋Fe2O3=====△2Fe＋3CO2，CO＋CuO=====△Cu＋CO2③氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为。④活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5，其化学方程式依次为。3H2＋WO3=====△W＋3H2O,4H2＋Fe3O4=====△3Fe＋4H2O2Al＋Cr2O3=====高温Al2O3＋2Cr,10Al＋3V2O5=====高温6V＋5Al2O3做铝热反应实验时，铝热剂是指。镁条和KClO3的作用是作。反应时的现象是。常用铝热反应冶炼的金属。可用热还原法冶炼的金属，其金属性，金属在常见金属活动性顺序表中居于区域。铝粉和金属氧化物(如Fe2O3等)组成的混合物引燃剂，为反应物提供热量剧烈燃烧，放出大量热高熔点中等中间(3)电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为，，。2Al2O3(熔融)======电解冰晶石4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑思考1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。思考2铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？提示铝的金属活动性比铁、铜强，难于冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。思考3为什么开发利用海水资源前景广阔？提示海水资源巨大，各种元素的含量多，水还可以循环使用。思考4写出海水中提镁的离子方程式。提示海水中提镁①Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓②Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O③MgCl2·6H2O=====HCl△MgCl2＋6H2O↑④Mg2＋＋2Cl－=====电解Mg＋Cl2↑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考点精讲考点一金属的冶炼1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(见下表)2.铝热反应(1)本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOm=====高温mAl2O3＋3nM(2)实验(以Al和Fe2O3的反应为例)a．把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。把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的玻璃漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。b．把5g干燥的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。c．用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。①实验步骤②实验现象：当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。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。③实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出大量的热，化学方程式：Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3。(3)反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(4)应用①在生产上，可用于焊接钢轨等。②在冶金工业上用于冶炼难熔金属。(5)铝热剂①在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为铝热剂。②能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。例1冶炼金属一般有下列方法：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。(1)请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入下表中空格。火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石中炼镁火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式(写主要的两个)：________、________。(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)：①________；②________；③____________；④____________。解析选择金属的冶炼方法，要依据金属的活动性及金属在自然界中的存在状态。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，火烧时易分解，木柴或煤中有碳，能还原出Cu。答案(1)①③③④Cu2(OH)2CO3=====△2CuO＋CO2↑＋H2OC＋2CuO=====△2Cu＋CO2↑(2)①2Fe2O3＋3C=====高温4Fe＋3CO2↑②3H2＋WO3=====高温W＋3H2O③3MnO2＋4Al=====高温3Mn＋2Al2O3④2NaCl(熔融)=====电解2Na＋Cl2↑即时巩固12005年诺贝尔化学奖获得者施罗克等人发现金属钼的卡宾化合物可以作为非常有效的烯烃复分解催化剂。工业上冶炼钼的化学原理为：①2MoS2＋7O2=====高温2MoO3＋4SO2；②MoO3＋2NH3·H2O===(NH4)2MoO4＋H2O；③(NH4)2MoO4＋2HCl===H2MoO4↓＋2NH4Cl；④H2MoO4=====△MoO3＋H2O；⑤用还原剂将MoO3还原成金属钼。则下列说法正确的是()A．MoS2煅烧产生的尾气可直接排入空气中B．MoO3是金属氧化物，也是碱性氧化物C．H2MoO4是一种强酸D．利用H2、CO和铝分别还原等量的MoO3，所消耗还原剂的物质的量之比为3∶3∶2解析A项，MoS2煅烧产生的SO2是大气污染物，不能直接排入空气，A不正确；B项，MoO3和氨水反应表现出酸性氧化物的性质，B不正确；C项，H2MoO4不溶于水，受热易分解，不是强酸，C不正确；D项还原1molMoO3需要6mol电子，消耗H2、CO、Al的物质的量分别为62∶62∶63＝3∶3∶2，D正确。答案D考点二海洋资源的开发利用1．海水淡化(1)海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。(2)海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。(3)原理：水的沸点低，蒸馏时水汽化，而其他物质沸点高，不能汽化，水蒸气冷却得到淡水。(4)注意事项①烧瓶内加入少量碎瓷片以防暴沸。②冷凝水流向是低进高出。例2如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是()A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化C．将海水缓慢降温凝固以获取淡水D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子解析海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法。选项A，加明矾，明矾的主要成分是KAl(SO4)2·12H2O，不能使海水中的盐沉淀出来，所以不能使海水淡化。答案A2．海水中镁的提取(1)流程(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=====HCl△MgCl2＋6H2O↑MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑例3从海水中提取金属镁的生产步骤有：①浓缩结晶②加熟石灰③加盐酸④过滤⑤熔融电解，正确的生产顺序是()A．①②③④⑤B．⑤④③①②C．②④③①⑤D．③④②①⑤解析海水中含有Mg2＋，加入Ca(OH)2可生成Mg(OH)2沉淀：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，过滤可得到Mg(OH)2固体。再将Mg(OH)2转化为MgCl2，MgCl2熔点低，电解熔融MgCl2可得金属镁：MgCl2(熔融)=====电解Mg＋Cl2↑。答案C3．海水提溴(1)工艺流程：海水———→除去悬浮杂质——→浓缩———→氧化剂氧化——→提取Br2(l)(2)原理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，使溴离子转化为溴单质：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－。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以达到富集的目的：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。4．海带中碘的提取(1)流程(2)主要化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。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，将标号字母填写在空白处)。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)该实验是对固体海带加热灼烧，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到含碘离子的溶液，因此一定要进行过滤。(3)结合“碘离子————————→MnO2＋H2SO4(稀)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，这是选作萃取剂的原则。(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，加入几滴淀粉试液看是否变蓝来检验。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；苯与水溶液易分层(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)规律总结(1)化学实验的基本操作和基本仪器要做到熟练操作和会运用。(2)混合物的分离方法：过滤、结晶、蒸馏、分液、萃取、重结晶、渗析等，要明白分离原理。(3)熟练掌握一些物质或离子的检验方法。即时巩固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在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、干燥产物；④电解得到镁。(1)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(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是()A．此法的优点之一是原