《人教版必修二化学第四章第一节 《开发利用金属矿物和海水资源》导学案 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版必修二化学第四章第一节 《开发利用金属矿物和海水资源》导学案 （9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、开发利用金属矿物和海水资源开发利用金属矿物和海水资源 导学案导学案4.1.14.1.1 金属矿物的开发利用金属矿物的开发利用【学习目标学习目标】掌握冶炼金属的一般原理，了解适用于不同金属的冶炼方法，知道铝热反应。1.自 然 资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。2.可持续发展：包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。【自主思考自主思考( (思思)】)】一.金属矿物的开发和利用1金属自然界中存在的形态：除了 等极少数金属以外，绝大多数金属以 的形式存在于自然界在这些金属化合物中，金属
2、元素都显 化合价2金属冶炼的涵义：将其中的金属从其 中 出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。也就是在一定条件下，使金属离子 电子被还原成 ，聚集成为金属单质金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法，大部分金属的冶炼都是在高温下发生的 3常见金属的冶炼方法(1)热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属(金属活动顺序表中 及其以后的金属)，如：_(2)电解法：适合冶炼活动性很强的金属(一般在金属活动性顺序表中排在 及其以前的金属)。如： ； ； ；(3)热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al 等)还原金属氧化物，适用于金属活动性顺序表中的 与 之间的大多数金属的冶炼。
3、如： ； ； ； ；铝热反应实验现象及化学方程式： 现 象 燃烧，火珠 ，沙里有火红熔融物铝与氧化铁反应的化学方程式实验说明：铝热剂：铝粉与某些金属(比铝不活泼的金属)氧化物的混合物。在高温下发生反应，放出大量的热，其混合物称为铝热剂；反应称为铝热反应。Al 与 Fe2O3 能发生铝热反应，与其它较不活泼金属氧化物也能发生铝热反应。铝热反应的最大特点是放出大量的热，在生产上利用这一特点，可用于焊接钢轨，冶金工业上也常用这一原理，使铝与金属氧化物反应，冶炼高熔点金属钒、铬、锰等。如： Al MnO2= 有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如： Cu2S + O2 高温 2Cu + SO2
4、(火法炼铜)Fe CuSO4 = FeSO4 Cu(湿法炼铜)【小组合作学习小组合作学习( (议、展、评议、展、评)】)】1、工业上制备金属铝，采用电解熔融的 Al2O3(加冰晶石时)而不电解熔融的 AlCl3；而工业上制备金属镁，则采用电解熔融的 MgCl2，不采用电解 MgO 的原因是什么？2、为什么人类使用铁器比使用铜器晚？3、你能总结出金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系？金属冶炼有哪些步骤？ 矿石的富集、除杂； 冶炼； 精炼。4、地球上的金属矿物资源是有限的，如何合理开发和有效使用金属资源？5、在海底发现的大量多金属结核矿是人类重要的金属资源，思考目前开发这些海底金属资源可能遇到的主要
5、问题是什么？【课堂训练课堂训练( (检检)】)】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。下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 ( D )A金属导电性强弱 B金属在地壳中含量多少C金属的化合价高低 D金属的活动性强弱2定向爆破建筑物时，应同时切断钢筋和炸碎水泥，除适宜的炸药外，还需用 ( )A氧炔焰 B铝热剂 C液氯 D电弧 解析：炸药可炸碎水泥，还需要铝热剂发生铝热反应放出热量使钢筋熔断。3下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 ( B )A用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠B在加热的情况下用氢气还原 Al203 得到金属铝C用铝热反应原
6、理炼得熔点较高的金属铬D热分解法直接加热 HgO 得到金属 Hg4下列不符合工业冶炼金属实际情况的是 ( C )5用铝热法还原下列氧化物，制得金属各 1 mol，消耗铝最少的是 ( )AMn02 BW03 CCr203 DCo3046铝的活泼性较强，直到 18 世纪人类才开始将 Al 从它的化合物中冶炼出来。当时铝价格十分昂贵，拿破仑的头盔就是用 Al 制作的，现在还保存在英国博物馆中。电解熔融的氧化铝(冰晶石作助熔剂)时，当电路中通过 10mol 电子时，理论上析出铝的质量是 ( )A90 g B180 g C270 g D540 g7热还原法冶炼金属的反应一定是 ( )A氧化还原反应 B置
7、换反应 C分解反应 D复分解反应8工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( )A热分解法 B热还原法 C铝热剂法 D电解法【总结】金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag【课后练习课后练习( (练练)】)】1、冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法，水煤气(或 H2 或 CO)法，活泼金属置换法，电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石法炼铜，()湿法炼铜，现代有()铝热法炼铬，()从光卤石(KClMgCl26H2O)中炼镁，对它们 的冶炼方法分析不正确的是( B ) A()用 B()用C()用 D()用2 工业上用铝土矿(
8、主要成分是 Al2O3)生产铝的过程，可用简单示意图表示如下(图中字母代表有关物质的分子式)请写出反应的方程式。 Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O； 2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3+ Na2CO3 ；电解法 热还原法 热分解法 Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3+ 2NaOH； 2Al(OH)3Al2O3 + 3H2O 。 3.关于金属元素在自然界存在的情况的叙述中，正确的是(CD)A、金属元素仅存在于矿物中。B、金属元素存在于矿物和动物体內，但植物体內不含。C、少数金属元素以游离态存在，大多数金属元素以化合态存在。D、金
9、属元素不仅存在矿物中，动物和植物体內也存在少量金属元素。4.下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是-( BD)A、2Na+MgCl2=2NaCl+Mg B、MgCl2(熔化)MgO+Cl2C、2MgO2Mg+O2 D、MgO+CMgO+C5.下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有-( C )A. B. C. D.6在冶金工业上，通常均不能用化学还原剂制得的金属组是-( A )ANa、Ba、Mg、A1 BZn、Fe、Cu、AgCNa、K、Zn、Fe DMg、Al、Zn、Fe疑点反馈：(通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来)_ _4.1.24.1.2 海水资源的开发
10、利用海水资源的开发利用【学习目标学习目标】掌握海水资源开发和利用【自主思考自主思考( (思思)】)】二、海水资源的开发利用1.海水水资源的利用：主要包括 海水的淡化 和直接利用海水进行 循环冷却 。海水淡化的方法：主要有 蒸馏法 、电渗析 法 、离子交换 法等。海水的蒸馏 ：2.海水中的化学资源的开发利用：(1)海洋是一个远未开发的巨大化学资源宝库(2)海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。(3)从海水中提取物质的方法I. 从海水中提取食盐的主要工艺流程：从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法(又叫滩
11、晒法)历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法。现在还在广泛采用。.从海水中提取镁的主要工艺流程：镁是一种用途很广的金属材料，目前世界上 60%的镁从海水中提取。主要步骤如下：(1)为了使 MgSO4 转化为 Mg(OH)2，试剂可以选用 NaOH ，要使 MgSO4 完全转化为沉淀，加入试剂的量应 过量 ；验证 MgSO4 已完全转化为 Mg(OH)2 的方法是 取上层清液，加入NaOH 溶液，不生成沉淀 。(2)加入试剂后，能够分离得到 Mg(OH)2 沉淀的方法是 过滤 。(3)试剂可以选用 HCl 。(4)无水 MgCl2 在熔融状态下，通电后会产生 Mg 和 Cl2，写出该反应的化
12、学方程式： MgCl2(熔融) 电解 Mg + Cl2 . 从海水中提取溴的主要工艺流程(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。反应的化学方程式为： 2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl；(3)向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，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，反应的化学方程式为：Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4(4)向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为：2HBr+ Cl2 = 2HCl+ Br2(5)用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内的溶液中的
13、溴单质，得到产品溴。【实验 42】从海带中提取碘(1)反应原理：海带中的碘元素主要以 I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂(H2O2)将其氧化成 I2，再用有机溶剂将 I2 萃取出来。 用 H2O2 做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+ H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O 。(2)操作步骤和现象：步骤 3：在滤液中滴入几滴稀硫酸(3mol/l)，再加入 1mL H2O2(3%)，现象：溶液 变棕黄色 。再加入几滴淀粉溶液，现象是：溶液 变蓝色 。海水（主要含 NaCl和 MgSO4）溶液Mg(OH) 2沉淀MgMgCl2溶液无水MgCl2熔融电解试剂试剂(3)提取 I2 流程：含碘单质的有机溶液含碘单质的溶液试剂残渣含碘元素的溶液灼烧海带溶解，过滤海带灰【小组合作学习小组合作学习( (议、展、评议、展、评)】)】 1、根据海水蒸馏实验，思考蒸馏操作中有哪些注意事项2、如果你是盐场的技术人员，你如何提取海水中 NaCl。 3、如何对粗盐提纯，粗盐中含有哪些杂质离子？为除去杂质离子，应加入哪些除杂试剂？除杂试剂在最上有什么要求？在加入顺序上有什么要求？ 4、海水提碘的实验中如何证明海带中含有碘 ？为什么不能用水冲洗干海带表面？步骤 3中为什么要加入几滴稀硫酸？解析：海带中的碘元素主要以 I-的形式存在，提取时用适当的氧化剂将其氧化成 I2
