化學(xué)·必修第二冊(cè)(人教版)·課件 第8章　第1節(jié)　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

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展①了解金屬在自然界中的存在形式，了解金屬的冶煉方法及鋁熱反應(yīng)原理，了解金屬回收和資源保護(hù)的意義。②了解海水資源、海水淡化的方法。了解海水資源的開發(fā)和利用，即海水制鹽、海水提溴。③了解煤、石油和天然氣的組成及其綜合利用。④了解化肥、農(nóng)藥對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的作用與危害及合理施用化肥、農(nóng)藥的方法。⑤了解合理用藥的重要性及濫用藥物的危害。⑥了解常見食品添加劑以及如何合理使用食品添加劑。⑦了解化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的重要作用。⑧了解節(jié)約能源和防止污染的重要性。⑨了解綠色化學(xué)的含義并體會(huì)綠色化學(xué)在化工生產(chǎn)中的重要性。學(xué)習(xí)內(nèi)容考查重點(diǎn)自然資源的開發(fā)利用金屬礦物的開發(fā)利用①金屬冶煉的原理及應(yīng)用，特別是鋁熱反應(yīng)原理、鋁的生產(chǎn)原理及流程②海水資源的綜合利用，特別是海水提溴原理及流程③煤的干餾、氣化和液化原理；石油的分餾、裂化、裂解、催化重整原理④常見農(nóng)藥、化肥的合理施用方法；合理用藥⑤食品添加劑的種類和功效⑥環(huán)境保護(hù)措施、綠色化學(xué)原理海水資源的開發(fā)利用煤、石油和天然氣的綜合利用化學(xué)品的合理使用化肥、農(nóng)藥的合理施用合理用藥安全使用食品添加劑環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)化學(xué)與環(huán)境保護(hù)綠色化學(xué)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)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)掌握不同金屬冶煉的一般方法和原理變化觀念與平衡思想了解海水的主要組成元素。了解海水淡化的方法及其意義—了解海水資源的開發(fā)和利用，熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)了解金屬回收和資源保護(hù)的意義，體會(huì)化學(xué)在自然資源開發(fā)和利用中的意義和作用科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任學(xué)法指導(dǎo)1．在復(fù)習(xí)金屬活動(dòng)性順序的基礎(chǔ)上，領(lǐng)會(huì)不同活動(dòng)性金屬的冶煉方法及一般原理2．通過觀看視頻或觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)鋁熱反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)習(xí)3．通過海水資源綜合利用的相關(guān)資料，認(rèn)識(shí)海水淡化方法、海水提溴的原理和方法課前·新知導(dǎo)學(xué)金屬礦物的開發(fā)利用1．金屬在自然界中的存在形態(tài)單質(zhì)化合物2．金屬的冶煉將金屬礦物中的金屬從其化合物中還原出來，用于生產(chǎn)各種金屬材料的過程。(1)熱分解法。適用于________的金屬的冶煉。寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。①加熱分解HgO:__________________________。②加熱分解Ag2O:__________________________。不活潑(2)電解法。適用于___________的金屬的冶煉。寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式。①冶煉金屬鈉：______________________________。②冶煉金屬鎂：______________________________。③冶煉金屬鋁：______________________________。非?；顫婁X的生產(chǎn)原理示意圖如下：【答案】氧化鋁冰晶石(3)高溫還原法。適用于大部分中等活潑的金屬，常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣、一些活潑金屬等。請(qǐng)完成下列冶煉金屬的化學(xué)方程式。①焦炭還原氧化銅：______________________________。②一氧化碳還原氧化鐵：______________________________。③氫氣還原氧化銅：__________________________。④鋁熱反應(yīng)冶煉鐵：____________________________。3．有效利用金屬資源的途徑(1)提高金屬礦物的__________。(2)防止金屬的________。(3)加強(qiáng)廢舊金屬的________________。(4)使用____________代替金屬材料。利用率腐蝕回收和再利用其他材料(1)金屬銅的冶煉，除了高溫還原法外，你還能列舉出哪些獲得金屬銅的方法？(2)冶煉鎂是電解熔融的MgCl2，冶煉鋁為什么不采取電解熔融的AlCl3?【答案】因?yàn)槁然X為共價(jià)化合物，熔融狀態(tài)不導(dǎo)電。微思考

(2024·四川涼山州寧南中學(xué)期末)下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是

(

)A．金屬的冶煉是將金屬從其化合物中氧化出來B．可以通過電解NaCl溶液來制備NaC．我國的青銅制品享譽(yù)世界，可將藍(lán)銅礦[主要成分為2CuCO3·Cu(OH)2]與焦炭一起加熱得到Cu【答案】C

海水資源的開發(fā)利用1．海水資源(1)海洋約占地球表面積的71%，海水約占地球總水量的97%。(2)海水中的化學(xué)元素。多樣性常量元素(99%)：除O、H外，含有________________、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素；微量元素(1%)：共計(jì)80多種分散性雖然海水中元素種類很多，總儲(chǔ)量________，但許多元素的富集程度________Cl、Na、Mg很大很低2．海水資源的開發(fā)利用(1)主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行__________等。海水淡化的方法主要有______法、________法和____________法等。(2)海水制鹽。①氯化鈉除供食用外，還可用于生產(chǎn)________、________、鈉、氯氣、________等。②從制鹽基礎(chǔ)上，還可從海水中制取______、______、______及其他化工產(chǎn)品。(3)從海水中還可提取_____和重水，獲得_________、_________等新型能源。循環(huán)冷卻蒸餾電滲析離子交換燒堿純堿氫氣鎂鉀溴鈾潮汐能波浪能3．海水提溴——“吹出法”提溴過程過程具體操作化學(xué)原理氧化用________氧化海水中的溴離子___________________________吹出用_______將生成的溴吹出—吸收用____________作還原劑使溴轉(zhuǎn)化為氫溴酸________________________________________蒸餾再用_______將氫溴酸氧化為溴后_______分離___________________________氯氣Cl2＋2Br－═══2Cl－＋Br2空氣二氧化硫氯氣蒸餾Cl2＋2Br－═══2Cl－＋Br2(1)海水淡化、制鹽、提取溴等屬于物理變化還是化學(xué)變化？【答案】海水淡化和海水制鹽是物理變化，海水提取溴是化學(xué)變化。(2)“吹出法”提溴過程中有兩次氧化過程，都是用氯氣將溴離子氧化為溴，這樣做的目的是什么？【答案】富集溴。微思考

(2023·河北邢臺(tái)寧晉中學(xué)段考)海洋約占地球表面積的71%，其中水資源和其他化學(xué)資源具有十分巨大的開發(fā)潛力，下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A．海水提溴的過程依次為“氧化”→“吹出”→“蒸餾”→“吸收”B．海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法和離子交換法C．從海水中制得的氯化鈉除了可供食用外，還可用于生產(chǎn)氯氣、鹽酸D．海水資源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻【答案】A

【解析】海水提溴的過程依次為“氧化”→“吹出”→“吸收”→“氧化”→“分離”，A錯(cuò)誤；海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法和離子交換法，蒸餾法是最古老的方法，B正確；從海水中制得的氯化鈉除了可供食用外，還可用于生產(chǎn)氯氣、鹽酸、氫氧化鈉溶液等氯堿工業(yè)，C正確；海水資源的利用，主要包括兩個(gè)方面，即海水淡化和直接利用海水進(jìn)行循環(huán)冷卻，D正確。課堂·重難探究1．金屬活動(dòng)性順序與金屬冶煉的關(guān)系[重難理解]重難點(diǎn)一金屬的冶煉原理金屬K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au活動(dòng)性順序、單質(zhì)還原性(原子失電子能力)強(qiáng)—→弱陽離子氧化性(離子得電子能力)弱—→強(qiáng)金屬K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb(H)、CuHg、AgPt、Au金屬冶煉方法電解熔融鹽或氧化物熱還原法熱分解法富集法還原劑或特殊措施直流電提供電子H2、CO、C、Al等，加熱(高溫)加熱(△)物理方法或化學(xué)方法2．金屬冶煉的熱還原法(1)熱還原法的分類。(2)熱還原法的優(yōu)缺點(diǎn)。①用H2作還原劑時(shí)，生成的產(chǎn)物H2O在高溫下以水蒸氣的形式蒸發(fā)出去，使制得的金屬純度較高，但成本也較高。③用C作還原劑冶煉得到的金屬往往混有焦炭和碳化物，得不到純度較高的金屬。④用鋁熱反應(yīng)冶煉金屬，克服了被冶煉金屬及其氧化物熔點(diǎn)高、難冶煉的問題，但是成本較高。

下表中金屬的冶煉原理與方法不完全正確的是 (

)【答案】C[典例精練]

(2024·北京匯文中學(xué)期中)下列關(guān)于金屬冶煉方法敘述不正確的是

(

)A．在高溫下C、CO、Al等還原劑可以將Fe2O3還原為FeB．用電解熔融AlCl3的方法來冶煉鋁C．Hg和Ag都可以用加熱分解它們氧化物的方法來冶煉【答案】B

(2023·廣東梅縣東山中學(xué)期末)工業(yè)上，下列各組金屬的冶煉方法相同的是

(

)A．Fe和Al

B．Au和CuC．Na和Al D．K和Fe【答案】C

【解析】Fe采用熱還原法，Al采用熔融電解法，A錯(cuò)誤；Au采用物理富集法，Cu采用熱還原法，B錯(cuò)誤；Na、Al都采用熔融電解法，C正確；K采用熔融電解法，F(xiàn)e采用熱還原法，D錯(cuò)誤。1．生產(chǎn)流程圖[重難理解]重難點(diǎn)二海水提溴2．主要過程向經(jīng)過酸化的濃縮的海水中通入Cl2，將Br－氧化為Br2，其原理為Cl2＋2Br－═══2Cl－＋Br2利用溴的揮發(fā)性，通入熱空氣和水蒸氣，吹出的溴蒸氣用SO2吸收，其原理為Br2＋SO2＋2H2O═══H2SO4＋2HBr

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圖：[典例精練](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)從理論上考慮，下列也能吸收Br2的是________。A．NaCl B．FeCl2

C．Na2SO3 D．H2O(4)步驟⑤蒸餾的過程中，溫度應(yīng)控制在80～90℃。溫度過高或過低都不利于生產(chǎn)，請(qǐng)解釋原因：____________________________。(5)為什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”進(jìn)行蒸餾得到液溴？____________________________?！敬鸢浮?1)2Br－＋Cl2

═══Br2＋2Cl－(2)SO2＋Br2＋2H2O═══H2SO4＋2HBr

(3)BC(4)若溫度過高，大量水蒸氣隨溴蒸出，所得氣體中水蒸氣的含量增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率太低(5)“溴水混合物Ⅰ”中雖然含有溴單質(zhì)，但濃度低，如果直接蒸餾，處理量大，生產(chǎn)成本高，而“溴水混合物Ⅱ”實(shí)際上將溴水濃縮了

(2023·廣東潮州二模)“空氣吹出法”海水提溴的工藝流程如圖，下列說法錯(cuò)誤的是

(

)A．進(jìn)入吹出塔前，Br－被氧化為Br2B．吸收塔中SO2作還原劑C．經(jīng)過吸收塔后，溴元素得到富集D．兩次通入水蒸氣的作用都是參加反應(yīng)【答案】D1．海帶中含有碘元素的檢驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)步驟。[重難理解]重難點(diǎn)三海帶提碘、海水提鎂(2)主要反應(yīng)：2H＋＋2I－＋H2O2═══I2＋2H2O2．海帶提碘(1)主要流程：海帶灼燒→浸泡→氧化→過濾→提純→碘單質(zhì)(2)主要反應(yīng)：Cl2＋2KI═══2KCl＋I(xiàn)2。【特別提醒】(1)海水中的碘的濃度很低，碘一般從海帶或一些海藻植物中提取。(2)由于I2易升華，從碘的有機(jī)溶劑溶液中提取時(shí)應(yīng)采用水浴加熱，可避免高溫下I2的升華。3．海水提鎂(1)工藝流程。

(2024·上海奉賢曙光中學(xué))人體缺碘會(huì)造成“大脖子病”。下列圖示屬于實(shí)驗(yàn)室海帶提取碘過程的操作是 (

)[典例精練]【答案】D

【解析】實(shí)驗(yàn)室海帶提取碘過程沒有浸泡海帶的過程，應(yīng)該是海帶先灼燒，再浸泡海帶灰，A錯(cuò)誤；用濃鹽酸和二氧化錳制備氯氣，需要加熱，B錯(cuò)誤；碘和酒精互溶，應(yīng)該用蒸餾的方法，C錯(cuò)誤；海帶濁液中含有不溶物，可以用過濾的方法分離，D正確。

目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。學(xué)生就這個(gè)課題展開了討論。已知海水提鎂的主要步驟如下：(一)在海水提鎂的過程中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂離子的富集？

學(xué)生提出三個(gè)不同觀點(diǎn)。觀點(diǎn)1：直接往海水中加入沉淀劑。觀點(diǎn)2：高溫加熱蒸發(fā)海水后，再加入沉淀劑。觀點(diǎn)3：利用曬鹽后的苦鹵水，再加入沉淀劑。請(qǐng)你評(píng)價(jià)三個(gè)學(xué)生提出的觀點(diǎn)是否正確(填“是”或“否”)，并簡述理由。觀點(diǎn)是否正確理由觀點(diǎn)1

觀點(diǎn)2

觀點(diǎn)3

(二)在海水提鎂的過程中如何實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂離子的分離？(1)為了使鎂離子沉淀下來，加入的足量試劑①是____________________(填化學(xué)式)。(2)加入的足量試劑②是____________(填化學(xué)式)。(3)從節(jié)約能源，提高金屬鎂的純度分析，以下適宜冶煉鎂的方法是____________(填字母)。【答案】(一)觀點(diǎn)1：否海水中鎂離子濃度小，沉淀劑的用量大，不利于鎂離子的沉淀觀點(diǎn)2：否能源消耗大，海水的綜合利用低，成本高觀點(diǎn)3：是鎂離子富集濃度高，成本低(二)(1)Ca(OH)2

(2)HCl

(3)c【解析】(二)(1)加入試劑①從經(jīng)濟(jì)效益考慮，要使用氫氧化鈣。(2)要使氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鎂，則需要加入鹽酸反應(yīng)。(3)對(duì)于a、b來說，制取單質(zhì)鎂，不用電解或用碳還原氧化鎂的方法，原因是氧化鎂相對(duì)氯化鎂來說，熔點(diǎn)太高，消耗能源太多，a、b錯(cuò)誤；制取鎂時(shí)，要把氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為無水氯化鎂，然后電解熔融狀態(tài)的氯化鎂，c正確，d錯(cuò)誤。

(2023·廣東汕頭三模)碘元素在人體內(nèi)發(fā)揮著重要作用，可預(yù)防大脖子病。某實(shí)驗(yàn)小組從海帶中提取碘的工藝流程如圖，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是

(

)A．灼燒時(shí)需要用到玻璃棒、酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝和坩堝鉗B．操作①和③均為過濾C．反應(yīng)②中離子方程式為2I－＋H2O2＋2H＋═══I2＋2H2OD．采用減壓蒸餾，可以降低萃取劑的沸點(diǎn)，便于I2和CCl4的分離【答案】B海水中含有氯化鎂，是鎂的重要來源之一。從海水中提取鎂，可按照如下步驟進(jìn)行：①把貝殼制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物；③將沉淀物與鹽酸反應(yīng)，結(jié)晶、過濾、干燥產(chǎn)物；④將所得的產(chǎn)物熔融后電解。關(guān)于提取鎂，下列說法不正確的是 (

)A．此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富B．進(jìn)行①②③步操作的目的是從海水中提取氯化鎂C．第④步電解時(shí)會(huì)產(chǎn)生氯氣D．以上提取鎂的過程中涉及的反應(yīng)有分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)【答案】D

【解析】海水和貝殼都易于得到，而且十分豐富，所以此法的優(yōu)點(diǎn)之一是原料來源豐富，A正確；海水中含有氯化鎂，但濃度低且含有其他雜質(zhì)，不能直接蒸發(fā)結(jié)晶，通過步驟①②③可以得到較純凈的氯化鎂，B正確；貝殼的主要成分是碳酸鈣，碳酸鈣高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，發(fā)生的是分解反應(yīng)；電解熔融氯化鎂時(shí)產(chǎn)生氯氣和鎂，屬于分解反應(yīng)；生石灰和水反應(yīng)是化合反應(yīng)，氫氧化鈣與氯化鎂反應(yīng)、氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)都屬于復(fù)分解反應(yīng)，所以提取鎂的過程中沒有涉及置換反應(yīng)，C正確，D錯(cuò)誤。[課堂小結(jié)]小練·素養(yǎng)達(dá)成1．(2024·北京匯文中學(xué)期中)海洋是一個(gè)巨大的化學(xué)資源寶庫。下列物質(zhì)中不需要發(fā)生化學(xué)變化就能夠從海水中獲得的是 (

)A．液溴 B．碘單質(zhì)C．淡水 D．金屬鎂【答案】C

【解析】從海水中提取液溴，是用氧化劑把其中溴離子氧化為溴單質(zhì)，是化學(xué)變化，A錯(cuò)誤；從海水中提取碘單質(zhì)，是用氧化劑把其中碘離子氧化為碘單質(zhì)，是化學(xué)變化，B錯(cuò)誤；把海水用蒸餾等方法可以得到淡水，為物理變化，C正確；海水中得到鎂，需要首先從海水中獲得氯化鎂，然后再電解熔融狀態(tài)的氯化鎂即得鎂，是化學(xué)變化，D錯(cuò)誤。2．(2024·黑龍江牡丹江第一高級(jí)中學(xué)月考)金屬材料的使用見證了人類文明發(fā)展過程，歷史上人類冶煉部分金屬的大致年代如圖所示，下列說法正確的是

(

)A．由圖可知最早冶煉的金屬為AuB．人類最早使用的合金為鐵合金C．鋁是地殼中含量最高的金屬元素，但鋁的冶煉時(shí)間較晚D．鐵、鐵合金、鐵的氧化物都為金屬材料【答案】C

【解析】由圖可知最早冶煉的金屬為Cu，A錯(cuò)誤；人類最早使用的合金為銅合金，B錯(cuò)誤；鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和硅，是地殼中含量最豐富的金屬元素，并且是僅次于鐵的全球使用第二多的金屬，但人類直到19世紀(jì)才掌握了分離和生產(chǎn)純鋁的技術(shù)，C正確；金屬材料一般指金屬單質(zhì)或合金，D錯(cuò)誤。3．(2023·湖南長沙雅禮中學(xué)校段考)下列關(guān)于金屬冶煉的相關(guān)說法中正確的是 (

)A．WO3受熱能分解，W可用熱分解法制得C．由于Al的活潑性強(qiáng)，故工業(yè)上采用電解熔融AlCl3的方法生產(chǎn)AlD．以海水、石灰乳等為原料，經(jīng)一系列過程制得氧化鎂，用H2還原氧化鎂制得鎂【答案】B

4．從海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯氣，除去氯氣應(yīng)該采用的方法是

(

)A．加適量的KI溶液

B．通入溴蒸氣C．加入適量的NaOH溶液

D．加入適量的NaBr溶液【答案】D

【解析】Cl2和Br2均能與KI反應(yīng)生成I2，A錯(cuò)誤；Cl2與Br2不發(fā)生反應(yīng)，B錯(cuò)誤；Cl2和Br2均與NaOH發(fā)生反應(yīng)，C錯(cuò)誤；Cl2與NaBr發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2NaBr═══2NaCl＋Br2，D正確。5．(2023·廣東佛山二模)模擬從海水中提取鎂的實(shí)驗(yàn)裝置、操作及目的如圖所示，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?(

)選項(xiàng)ABCD裝置

操作及目的煅燒貝殼至900℃，得到生石灰濃縮海水，加生石灰反應(yīng)后過濾，得到Mg(OH)2蒸發(fā)MgCl2溶液，得到無水MgCl2電解MgCl2溶液，制備金屬M(fèi)g【答案】B

6．(2024·廣東大灣區(qū)期末聯(lián)合)從海水中不僅可獲得淡水，而且可按如圖工藝流程提取溴和鎂?；卮鹣铝袉栴}；(1)海水淡化的方法有______________、電滲析法和離子交換法。(2)步驟(1)中的X是一種黃綠色氣體，X為______________(填電子式)。步驟(1)主要發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________。(4)溴單質(zhì)與熱的純堿溶液反應(yīng)有氣體生成，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物為________(填化學(xué)式)。(5)步驟(3)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________。(6)工業(yè)上從鹵水中獲取Mg(OH)2用石灰乳而不用NaOH的原因是______________。(7)寫出電解制得金屬鎂的化學(xué)方程式：_____________________?！窘馕觥亢Ｋ?jīng)過淡化得到氯化鈉晶體、淡水和鹵水，鹵水中有溴離子，電解飽和食鹽水得到氯氣與鹵水反應(yīng)置換出溴得