8.1.1金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用（原卷版）-高一化學(xué)學(xué)與練（人教版2019）

第八章化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時(shí)金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用1．了解金屬在自然界中的存在形式，理解金屬冶煉的一般原理，掌握活潑性不同的金屬冶煉的一般方法。2．了解海水的主要組成元素，了解海水資源及開發(fā)利用的主要方式，掌握從海水中提取溴的化學(xué)反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)方法。一、金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬元素在自然界中的存在形態(tài)極少數(shù)以__________形式存在，如金、鉑等，絕大多數(shù)以__________形式存在。2．金屬的冶煉(1)概念：將金屬礦物中的金屬?gòu)钠浠衔镏衉_________出來的過程。(2)原理：利用氧化還原反應(yīng)原理，在一定條件下，使金屬離子__________電子被__________成金屬原子，從而獲得金屬單質(zhì)。即Mn＋＋ne－=M。3．金屬的冶煉方法金屬活潑性與冶煉方法的關(guān)系如下：(1)熱分解法——冶煉不活潑金屬①分解HgO制取Hg：______________________________②分解Ag2O制取Ag：______________________________(2)電解法——冶煉活潑金屬①冶煉鈉：______________________________②冶煉鎂：______________________________③冶煉鋁：______________________________(3)熱還原法——高溫還原熱還原法常用的還原劑有__________、__________、__________、一些活潑金屬等。①高爐煉鐵：CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式為______________________________②鋁熱反應(yīng)：Al還原Fe2O3的化學(xué)方程式為______________________________(4)其他方法濕法煉銅：Fe與CuSO4溶液反應(yīng)制取銅的化學(xué)方程式為______________________________4．金屬礦物資源的開發(fā)和利用措施(1)提高金屬礦物的利用率。(2)開發(fā)環(huán)保高效的金屬冶煉方法。(3)防止金屬的腐蝕。(4)使用其他材料代替金屬材料，減少金屬的使用量。(5)加強(qiáng)廢舊金屬的回收和再利用。二、海水資源的開發(fā)利用1．海水水資源的開發(fā)利用(1)利用途徑：海水的淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻等。(2)海水淡化：通過從海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有__________、__________、________________和膜分離法等。其中__________的歷史最久。(3)海水的蒸餾①主要儀器：A__________，B__________，C__________。②冷卻水的流向：______口進(jìn)，______口出。③B中加入碎瓷片的目的是____________________。2．海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)海水制鹽從海水中制得的氯化鈉，可以食用，同時(shí)也是生產(chǎn)燒堿、純堿、鈉、氯氣、鹽酸等的化工原料。①氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水，可生產(chǎn)氫氧化鈉、氫氣和氯氣。化學(xué)方程式：________________________________________。②制鈉和氯氣：________________________________________。③制鹽酸：________________________________________。④制漂白劑(84消毒液)：________________________________________。⑤制純堿：______________________________________；______________________________________。(2)海水提溴①海水提溴的方法(吹出法)濃縮海水曬鹽和海水淡化的過程中副產(chǎn)物Br－得到濃縮氧化向濃縮的海水中通入Cl2，將Br－氧化成Br2吹出利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出溴蒸氣吸收吹出的溴蒸氣用SO2吸收蒸餾再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴后蒸餾分離②氧化、吸收環(huán)節(jié)主要的離子方程式：________________________________________、________________________________________。3．海水中其他資源的開發(fā)利用(1)制備化工產(chǎn)品：制備Mg、K、I2及其他化工產(chǎn)品。(2)獲取能量物質(zhì)：提取鈾和重水用來開發(fā)核能。(3)開發(fā)利用新型能源：潮汐能、波浪能等。?問題一金屬的冶煉原理及應(yīng)用【典例1】金屬元素的原子結(jié)構(gòu)決定了金屬元素的性質(zhì)、在自然界中的存在形式及冶煉方法。(1)金屬的冶煉一般有下列方法：a．焦炭法 b．水煤氣(氫氣和一氧化碳)法c．活潑金屬置換法 d．電解法請(qǐng)從上述四種方法中選擇相應(yīng)的字母填入表中空格：高爐煉鐵濕法煉銅鋁熱法煉鉻工業(yè)上冶煉鋁寫出Al與Cr2O3反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。(2)銅在地殼中的含量遠(yuǎn)低于鋁，但人類利用銅的歷史遠(yuǎn)早于鋁，這與古代發(fā)生的森林大火有一定的關(guān)系，因?yàn)槿祟愒诖蠡鹬蟮幕覡a中會(huì)發(fā)現(xiàn)紅色發(fā)亮的物質(zhì)。現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到，這種物質(zhì)就是孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3，熱穩(wěn)定性差]在大火中轉(zhuǎn)化而生成的銅，寫出大火中與銅元素有關(guān)的三個(gè)化學(xué)方程式：__________________________________________?！練w納小結(jié)】(1)在金屬活動(dòng)性順序中，金屬的位置越靠后，其陽離子越容易被還原，金屬的位置越靠前，其陽離子越難被還原。(2)冶煉Mg時(shí)只能電解MgCl2，不能電解MgO(熔點(diǎn)太高)。(3)冶煉Al時(shí)只能電解Al2O3，不能電解AlCl3(共價(jià)化合物，熔融時(shí)不導(dǎo)電)。加入冰晶石(Na3AlF6)的目的是降低Al2O3的熔化溫度?！咀兪骄?1】從本質(zhì)上講，工業(yè)上冶煉金屬的反應(yīng)一定都屬于()A．氧化還原反應(yīng) B．置換反應(yīng)C．分解反應(yīng) D．復(fù)分解反應(yīng)【變式練12】鉛的冶煉大致過程如下：①富集：將方鉛礦(PbS)進(jìn)行浮選；②焙燒：2PbS＋3O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2PbO＋2SO2；③制粗鉛：PbO＋Ceq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO↑；PbO＋COeq\o(=,\s\up7(高溫))Pb＋CO2。下列說法正確的是()A．浮選法富集方鉛礦的過程屬于化學(xué)變化B．將1molPbS冶煉成Pb理論上至少需要6g碳C．方鉛礦焙燒反應(yīng)中，PbS是還原劑，還原產(chǎn)物只有PbOD．整個(gè)冶煉過程中，制取1molPb共轉(zhuǎn)移2mol電子【變式練13】如圖為鋁熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________________。(2)若將氧化鐵換成氧化鎂，該反應(yīng)_________(填“能”或“不能”)發(fā)生，理由是__________________________。(3)若將所得產(chǎn)品置于足量的NaOH溶液中，可能看到的現(xiàn)象是_______________________________，寫出鋁熱反應(yīng)的一種主要用途：__________________。(4)假設(shè)鋁足量且反應(yīng)充分，設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)方案，證明本實(shí)驗(yàn)中有單質(zhì)鐵生成：______________________________________________________________________。?問題二海水資源的開發(fā)利用【典例2】海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如下圖所示：(1)步驟①反應(yīng)的離子方程式是__________________________。(2)步驟③反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________。(3)步驟②中，用熱空氣將Br2吹出，利用溴的性質(zhì)為___________________________，從步驟②到步驟④的目的是_________________________。(4)從理論上考慮，下列物質(zhì)也能充分吸收Br2的是________(填字母)。A．NaOHB．FeCl2C．Na2SO3D．H2O(5)步驟⑤蒸餾過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，若溫度過高，大量水蒸氣隨溴排出，溴蒸氣中水分增加；若溫度過低，則_________________________?！咀兪骄?1】海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說法正確的是()A．海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過物理變化就能得到鉀單質(zhì)B．海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學(xué)變化C．從海水中可以得到NaCl，電解熔融NaCl可制備NaD．利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【變式練22】從海帶中提取碘單質(zhì)，工藝流程如下。下列關(guān)于海帶制碘的說法錯(cuò)誤的是()干海帶eq\o(→,\s\up7(灼燒))海帶灰eq\o(→,\s\up7(沸水),\s\do5(浸泡))懸濁液eq\o(→,\s\up7(過濾))濾液eq\o(→,\s\up7(H＋),\s\do5(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up7(CCl4))I2的CCl4溶液A．實(shí)驗(yàn)室灼燒干海帶在坩堝中進(jìn)行B．沸水浸泡的目的是使I－充分浸出C．由濾液獲得碘水，發(fā)生的離子反應(yīng)為2I－＋H2O2=I2＋2OH－D．可以用淀粉溶液檢驗(yàn)碘水中的I2【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．我國(guó)古代煉丹家魏伯陽所著《周易參同契》是世界上現(xiàn)存最早的一部煉丹專著。書中描寫到：“金入于猛火，色不奪精光?！边@句話的意思是指黃金的性質(zhì)在強(qiáng)熱條件下()A．活潑B．穩(wěn)定C．易氧化D．易還原2．下列金屬冶煉的反應(yīng)原理不正確的是()A．MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))Mg＋Cl2↑B．Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2C．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑D．2AlCl3(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Al＋3Cl2↑3．海水淡化可采用膜分離技術(shù)。如圖所示，對(duì)淡化膜右側(cè)的海水加壓，水分子可以透過淡化膜進(jìn)入左側(cè)淡水池，而海水中其他各種離子不能通過淡化膜，從而得到淡水。對(duì)加壓后右側(cè)海水成分變化分析正確的是()A．溶質(zhì)質(zhì)量增加 B．溶劑質(zhì)量減小C．溶液質(zhì)量不變 D．溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小4．鈦(Ti)有“未來鋼鐵”之稱，工業(yè)上常以反應(yīng)：TiCl4＋2Mgeq\o(=,\s\up7(△))Ti＋2MgCl2獲得海綿狀鈦，該反應(yīng)進(jìn)行時(shí)是在()A．稀有氣體中B．空氣中C．氮?dú)庵蠨．CO2氣體中5．下列化學(xué)反應(yīng)在金屬冶煉工業(yè)中還沒有得到應(yīng)用的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(電解),\s\do5())2Na＋Cl2↑B．Al2O3＋3Ceq\o(========,\s\up7(2125℃),\s\do5())2Al＋3CO↑C．Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高溫),\s\do5())2Fe＋3CO2D．2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△),\s\do5())4Ag＋O2↑6．海洋又被稱為綠色寶庫(kù)，下列關(guān)于海洋的說法正確的是()A．海洋約占地球表面積的71%B．海水中元素僅為有限的十幾種C．蒸餾是海水淡化的唯一方法D．海水因有腐蝕性而不能冷卻循環(huán)使用7．據(jù)報(bào)道，挪威和荷蘭正在開發(fā)一種新能源——鹽能。當(dāng)海水和淡水混合時(shí)，溫度將升高0.1℃，世界所有入?？诘倪@種能源相當(dāng)于電力需求的20%。海水和淡水混合時(shí)，溫度升高最可能的原因是()A．發(fā)生了鹽分解反應(yīng) B．發(fā)生了水分解反應(yīng)C．由于濃度差產(chǎn)生放熱 D．鹽的溶解度增大8．如圖所示，NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)。下列說法正確的是()A．石灰乳與Cl2的反應(yīng)中，Cl2既是氧化劑又是還原劑B．25℃時(shí)，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3大C．Cl2與過量的鐵反應(yīng)生成FeCl2D．圖示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)9．工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3，還有少量的Fe2O3等雜質(zhì))提取氧化鋁作冶煉鋁的原料，提取的操作過程如下：(1)Ⅰ和Ⅱ步驟中分離溶液和沉淀的操作為__________，所用到的玻璃儀器是_____________。(2)沉淀M中除含有泥沙外，一定還含有________，固體N是________。(3)濾液X中，含鋁元素的溶質(zhì)的化學(xué)式為__________，它屬于________(填“酸”“堿”或“鹽”)類物質(zhì)。(4)實(shí)驗(yàn)室里常往AlCl3溶液中加入__________(填“氨水”或“NaOH溶液”)來制取Al(OH)3。10．海水是巨大的資源寶庫(kù)，可以進(jìn)行綜合利用。從海水中提取淡水、食鹽和溴的過程如下：(1)步驟Ⅰ獲得Br2的化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。(2)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2使溴蒸氣轉(zhuǎn)化為氫溴酸以達(dá)到富集的目的，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________，在該反應(yīng)中氧化劑是______________(填化學(xué)式)；若反應(yīng)中生成2molHBr則消耗________molSO2。(3)根據(jù)上述反應(yīng)可判斷出SO2、Cl2、Br2三種物質(zhì)氧化性由強(qiáng)到弱的順序是______________________。【能力提升】1．鋁土礦的主要成分為氧化鋁、氧化鐵和二氧化硅，工業(yè)上經(jīng)過下列工藝可以冶煉金屬鋁：下列說法錯(cuò)誤的是()A．①②中除加試劑外，還需要進(jìn)行過濾操作B．a(chǎn)、b中鋁元素的化合價(jià)相同C．③中需要通入過量的氨氣D．④進(jìn)行的操作是加熱，而且d一定是氧化鋁2．諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者施羅克等人發(fā)現(xiàn)金屬鉬的卡賓化合物可以作為非常有效的烯烴復(fù)分解催化劑。工業(yè)上冶煉鉬的化學(xué)反應(yīng)過程為①2MoS2＋7O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2MoO3＋4SO2②MoO3＋2NH3·H2O=(NH4)2MoO4＋H2O③(NH4)2MoO4＋2HCl=H2MoO4↓＋2NH4Cl④H2MoO4eq\o(=,\s\up7(高溫))MoO3＋H2O⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬則下列說法正確的是()A．MoS2煅燒產(chǎn)生的尾氣可直接排放B．MoO3是金屬氧化物，也是堿性氧化物C．H2MoO4是一種強(qiáng)酸D．利用H2、CO和Al分別還原等量的MoO3，所消耗還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶3∶23．從海帶中提取