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【考纲点击】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．【考情播报】1．金属的活动性顺序、金属冶炼的一般原理．2．结合从海水资源中提取Mg、Br2、Cl2的生产工艺流程考查元素及其化合物知识以及化学基本原理的应用.1．金属在自然界的存在金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界以存在，化学性质较活泼的金属在自然界中以存在．游离态化合态2．金属冶炼的一般步骤(1)：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量．(2)冶炼：利用氧化还原反应，用把金属矿石中的金属离子成金属单质．(3)精炼：提纯金属．还原剂富集还原3．金属冶炼的方法(1)热分解法用加热分解氧化物的方法可制取Hg、Ag，化学方程式分别为：(2)热还原法①H2还原WO3：.②Al还原Cr2O3：.③CO还原Fe2O3：.(3)电解法制取Na、Mg、Al等使用电解冶炼的方法，化学方程式分别为：...4．金属的回收和资源保护(1)废旧金属最好的处理方法是．(2)回收利用废旧金属的意义是节约矿物资源、减少环境污染、节约能源．(3)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有：①；②；③；④．回收利用提高金属矿物的利用率减少金属的使用量加强金属资源的回收和再利用使用其他材料代替金属材料等金属冶炼的方法和铝热反应1．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系(1)原理由于不同金属的活动性不同，金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也不同．金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，越容易被还原，一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原．(2)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2．铝热反应(1)原理Al是还原剂，另一种氧化物作氧化剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应；其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质．(2)反应特点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．(3)引燃剂和铝热剂①引燃剂：镁条、氯酸钾．②铝热剂：铝粉和金属氧化物(Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物．铝热反应常用于冶炼难熔金属如V、Cr、Mn等，在金属活动性顺序中排在Al前面的金属的氧化物(如Na2O，MgO)不能发生铝热反应．1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平．如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于()A．金属的导电性强弱B．金属在地壳中的含量多少C．金属的化合价高低D．金属的活动性大小解析：从给出的开发利用的时间可以看出铝最晚，而铜最早，而且在这三种金属中铝最活泼，而铜最不活泼，金属开发的时间早晚与金属的活动性顺序有密不可分的关系．答案：D2．如图是我国古代冶铁图，你认为下述反应原理正确的是()解析：在古代，H2、Al等新资源还未开发出来．图中显然是用木炭还原氧化铁而得铁．图中也一定不是用CO作还原剂的，因CO同氢气一样在敞口容器中难与矿石接触，且易燃烧，鼓气就更不可能实现上述反应了．答案：B1．海水资源的利用(1)海水中水资源的的利用主要包括海水的和直接利用海水进行等．(2)海水淡化的方法主要有、、等．淡化循环冷却蒸馏法电渗析法离子交换法2．海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业、溴工业、镁工业、钾工业等的发展．(2)核能原料和的开发利用．(3)潮汐能、波浪能的开发利用．铀重水1．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＋2H2O2．溴的提取(1)流程(2)有关反应的离子方程式2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋3．海带提碘及碘元素的检验(1)流程(2)反应的离子方程式2H＋＋2I－＋H2O2===I2＋2H2O冶炼镁时，应电解MgCl2，不应电解MgO，因为MgO的熔点高，消耗的能量更多．3．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析：海水中钾元素以K＋形式存在，生成钾单质必须发生化学反应，A错误．海水蒸发制海盐发生的是物理变化，B错误．潮汐发电是将动能转化为电能，D错误．答案：C[例1](2009·杭州质检)下列金属的工业制法正确的是()A．制钛：用金属钠置换出氯化钛(TiCl4)溶液中的钛B．炼铁：用焦炭和空气反应产生的一氧化碳在高温下还原铁矿石中的铁C．制钠：用海水作原料制得精盐，再电解纯净氯化钠溶液得到金属钠D．炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为99.9%的铜[思路点拨]解答本题可根据金属的活泼性和金属的三种冶炼方法进行分析．[课堂笔记]选金属钠与TiCl4溶液中的水反应，不能置换出金属钛，A不正确；电解熔融态的NaCl溶液不能得到金属钠，C不正确；黄铜矿经冶炼得到粗铜，粗铜再经电解精炼制得纯度为99.9%的铜，D不正确．B金属活动性顺序中“前面的金属置换后面的金属”，但是不一定从其盐溶液中置换出来，例如钠不能从盐溶液中置换出金属，把盐变为熔融态，钠即可以置换出较不活泼的金属.[例2](2009·天津高考)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、_______、_______或H2、_______.(3)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为_______________________________________________.(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_____________________________________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是___________________________________________．(5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性．他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：请你参与分析讨论：①图中仪器B的名称：____________.②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为__________________________________________．③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：___________________________________.④C中液体产物颜色为________，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_________________________________________．[思路点拨][课堂笔记](2)电解NaCl溶液：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH，或也可得到H2和NaClO.(3)步骤Ⅰ中获得低浓度Br2溶液，再经过步骤Ⅱ、Ⅲ可富集溴元素．(4)SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀．(5)由已知信息Br2的强腐蚀性可得出Br2腐蚀橡胶，故装置中不能用橡胶塞和橡胶管．再由Br2的沸点为59℃可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计b的温度，收集59℃时的馏分．C中收集到的是深红棕色的液溴，要除去该产物中残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr充分反应后，利用Br2易溶于CCl4的性质进行萃取分液来分离，或利用Br2易挥发的特点用蒸馏法分离．[答案](1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种(2)Cl2NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Br－强酸对设备的严重腐蚀(5)①冷凝管②Br2腐蚀橡胶③控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分④深红棕色萃取、分液(或蒸馏)2-4海水中提取卤素单质和金属冶炼的原理方法有相似之处，如较活泼的卤素单质Cl2需用电解法把Cl－转化为Cl2，较不活泼的卤素单质Br2，I2可用氧化还原法选择氧化剂进行转化．结合最新科技探究自然资源的开发利用该类题目往往具有一个较新的命题情景，在新情景下一般还是对金属性质、冶炼原理、有关概念和理论及新信息的理解加工等内容进行考查，故立足基本性质，具备突破新情景的能力便可应对此类考题．美国计划2015年再次登陆月球，并在月球上建立永久性基地，为人类登陆火星作先期准备．为了解决基地人员的供氧问题，科学家设想利用月球富氧岩石制取氧气．其提氧原理是：用氢气还原富氧岩石获取水，再利用太阳能电池电解水得到氢气和氧气．玄武岩(钛铁矿)是月球的主要岩石之一，其质地坚硬，主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)．用上述提氧原理，理论上，从1kgFeTiO3中可获取约105.2gO2.(1)写出FeTiO3与H2反应的化学方程式：__________________________________________________.(2)研究表明，月球上平均直径为40微米的小圆珠形成的堆积物(富含Fe2TiO4)是最适合提氧的矿物．这种堆积物作为提氧原料的优点是______________．(3)研究人员查阅文献后，得知钛铁矿在高温下还能被炭粉还原：2FeTiO3＋C2Fe＋2TiO2＋CO2，CO2通过生化处理可获得O2.他们设计了两套实验装置来测定钛铁矿中可提取氧的质量分数．研究人员用图1装置从钛铁矿中提取氧，实验中得出的可提取氧的质量分数大于理论值，产生这种情况的原因可能是__________；用图2装置进行实验的过程中，称得反应前钛铁矿的质量为m1g，炭粉的质量为m2g，钛铁矿完全反应后，测得生成CaCO3的质量为m3g，则钛铁矿中可提取氧的质量分数表达式为____________________．(4)在钛铁矿提氧过程中科学家们常选用H2而不用其他还原剂，其主要原因是___________________________________．【解析】(1)根据从1kgFeTiO3中可获得约105.2gO2，结合提氧原理可确定反应方程式．(2)因为是40微米的小圆珠，故无需进行破碎岩石工作，而且可提取氧的质量分数大．(3)第一问考查实验的误差分析，第二问因为生成CaCO3的质量为m3g，故CO2经生化处理可获得O2的质量为32g，所以钛铁矿中可提取氧的质量分数表达式为【答案】(1)FeTiO3＋H2===Fe＋TiO2＋H2O(2)无需进行破碎岩石工作、可提取氧的质量分数大(3)H2未经干燥、U形管中碱石灰吸收了空气中的水分(4)H2的氧化产物水无污染，电解水产生的H2能够被循环利用1．下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()解析：冶炼金属主要依据金属的活泼性而采用不同的方法，如K、Na、Al等活泼的金属采用电解法；Fe、Cu等可采取热还原法；Au、Ag等不活泼的金属可采用热分解法，所以可知Al的冶炼应采用电解法，而不采用热还原法，且该法需要温度太高，难以实现．故B在金属冶炼工业中还没有得到应用．答案：B2．许多国家十分重视海水资源的综合利用．不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A．氯、溴、碘B．钠、镁、铝C．烧碱、氢气D．食盐、淡水解析：A、B、C中的金属或非金属单质需加入氧化剂或电解法制取，均为化学变化；而D中的食盐和淡水