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第六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[考纲要求]1.了解金属矿物和海水的综合利用。2.了解化学科学发展对自然资源利用的作用。知识点一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。3．金属冶炼的一般步骤4．金属冶炼方法(1)热分解法例如：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________。(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。做铝热反应实验时，铝热剂是指__________________________________。镁条和KClO3的作用是____________________。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。(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________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。问题思考1．能否用电解AlCl3和MgO的方法冶炼Al、Mg?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、铜晚的多？知识点二海水资源的开发利用海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。1．海水水资源的利用海水淡化的方法主要有________、__________、________等。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问题思考3．为什么开发利用海水资源前景广阔？2．海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水→NaCl――→电解________、________、________。电解饱和NaCl溶液的方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)海水提镁海水CaO过滤Mg(OH)2――→盐酸________(溶液)――→浓缩结晶MgCl2·6H2O→________――→电解Mg、Cl2(3)海水提溴海水(酸化)――→Cl2________――→空气、水蒸气吹出――→SO2吸收________――→Cl2________(液)。问题思考4．写出海水中提取镁的离子方程式。一、金属冶炼方法与金属活动性的关系1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(见下表)金属的活动性顺序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2.工业上常用的还原剂有焦炭、CO、H2和活泼金属(一般为Al)，其中纯度要求不高的金属一般用较廉价的焦炭或CO还原，纯度要求高的一般用H2还原，而对于一些难熔的稀有金属一般需要用铝还原，该反应叫做铝热反应。铝热反应的特点：①高温条件；②剧烈燃烧，放出大量的热；③新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离。典例导悟1(2013·郑州质检)氧化还原反应广泛应用于金属的冶炼，下列说法不正确的是()A．电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B．湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C．用磁铁矿炼铁的反应中，1molFe3O4被CO还原成Fe，转移9mole－D．铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化听课记录：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烧瓶内加少量碎瓷片以防暴沸。②冷凝水流向是低进高出。典例导悟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听课记录：2．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↑典例导悟3海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：①浓缩结晶②加熟石灰③加盐酸④过滤⑤熔融电解(1)正确的生产顺序是______________。(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________(填序号)。A．分解反应B．化合反应C．置换反应D．复分解反应(3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是________(填序号)。A．此法的优点之一是原料来自大海B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2C．常用电解熔融氧化镁的方法制取镁D．电解冶炼镁要消耗大量电能3．海水中溴的提取(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________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，离子方程式是________________________________________________________________________。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===________________________________________________________________________。④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl2===___________________________________________________________________。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________。4．海带中碘的提取(1)流程(2)主要化学原理：Cl2＋2KI===2KCl＋I2。典例导悟4(2013·山东荣成模拟)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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．(2013·广东，2)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、B等金属2．(2013·天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：__________________、________________。(2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、________________