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第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用
【课程目标】　1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法。
2．了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式。
知识点一　金属矿物的开发利用
【知识衔接】　(1)金属的通性：金属具有金属光泽，导电、导热、良好的延展性等物理通性；金属的化学通性是易失电子，显示出还原性；金属最外层电子小于4，化合价只有0价和正价，一般能与酸、非金属性强的单质等反应。
(2)金属活动性顺序表(由强到弱)：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au。
1．金属元素在自然界中的存在形态
2．金属的冶炼
(1)概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。
　　　可表示为Mn＋＋ne－===M。
(2)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子______成金属原子，从而获得金属单质。
3．金属的冶炼方法
(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：
(2)金属的冶炼方法
续表
其中热还原法常用的还原剂有________、________、________、一些活泼金属等。
【师说·助学】　结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么冶炼铝时，选择Al2O3而不是AlCl3？
4．铝热反应
(1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的________称为铝热反应。
(2)实验探究
反应原理：以铝和氧化铁反应为例：__________________。
实验装置：
一般用湿润的纸漏斗盛装反应物。
　　
实验现象：①镁条剧烈燃烧；②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应；③反应放出大量的热，并发出耀眼的白光；④纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中。
【归纳总结】　铝热反应
(1)铝热剂：铝粉和某些难熔金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5、MnO2等)的混合物。
(2)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈熔融态且易与Al2O3(固态)分离。
(3)应用：在冶金工业上，常用这一原理制取熔点较高的金属，如V、Cr、Mn等；也可用于焊接钢轨等。
5．金属矿物资源的开发和利用措施
(1)提高金属矿物的利用率。
(2)开发环保高效的金属冶炼方法。
(3)防止金属的腐蚀。
(4)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。
(5)加强废旧金属的回收和再利用。
即学即练
1．下列关于金属冶炼的说法中错误的是(　　)
A．电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却
B．热还原法常用的还原剂有CO、H2、C、Al等
C．金属Na、Mg、Al均能通过电解熔融氯化物的方法获得
D．人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关
2．[2024·新疆哈密期末]下列金属冶炼：①MgCl2→Mg、②MnO2→Mn、③ZnO→Zn、④HgO→Hg、⑤磁铁矿→Fe、⑥NaCl→Na，其中最适宜用热还原法冶炼的是(　　)
A．②③⑤ B．③④
C．①②④⑥ D．②③④⑤
3．铝热反应常用于焊接钢轨，其焊接速度快，设备简易，适用于野外作业。实验室采用如图装置进行铝热反应，下列说法错误的是(　　)
A．该反应的实质是金属的置换反应
B．该反应是放热反应，Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂
C．铝单质很活泼，通常表面附着一层致密的氧化铝薄膜
D．铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬等熔点较高的金属
知识点二　海水资源的开发利用
1．海水资源
(1)海水资源丰富：海洋约占地球表面积的71%。
(2)海水中水的储量丰富：海水中水的储量约占地球上总水量的97%。
(3)海水中化学元素的多样性：海水中含量最多的O、H两种元素，加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。
(4)海水中化学元素的分散性：海水中含有元素的种类很多、总储量很大，但许多元素的富集程度却很低。这是从海水中提取物质需要解决的问题。
2．海水水资源的开发利用
(1)利用途径及海水淡化方法
(2)海水的蒸馏
　　　　　　　　　　
温度计的下端应置于支管口附近
①主要仪器：A____________，B________________，C____________。
②冷却水的流向：____口进，____口出。
③B中加入碎瓷片的目的是______________。
3．海水中化学资源的开发利用
(1)海水制盐——盐田法(又叫滩晒法)
原理是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。
(2)以氯化钠为原料的化工生产
食盐用途广泛，除了供食用外，还作为化工原料用于生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸等。
①氯碱工业：2NaCl＋2H2O电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
制盐酸：______________________________。
制漂白剂(84消毒液)：______________________。
②制钠和氯气：__________________________。
③制纯碱：
NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NH4Cl＋NaHCO3↓；
2NaHCO3△Na2CO3＋CO2↑＋H2O。　　　　侯德榜制碱原理
(3)海水提溴的方法——吹出法
氧化环节主要反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－；
吸收环节主要反应：
＋2Br－。
4．海水中其他资源的开发利用
(1)制备化工产品：制备Mg、K、I2及其他化工产品。
(2)获取能量物质：提取铀和重水用来开发核能。
(3)开发利用新型能源：潮汐能、波浪能等。
即学即练
1．“关注海洋健康，守护蔚蓝星球”，我们每个公民义不容辞。下列有关说法不正确的是(　　)
A．可通过蒸馏法、电渗析法、离子交换法从海水中获得淡水
B．地球上99%的溴元素存在于海洋中，故溴称为“海洋元素”
C．从海水中提取的NaCl可进一步用于生产NaOH
D．海水只能提供物质资源，不能提供能量资源
2．下列叙述不正确的是(　　)
A．蒸馏完毕后，应先停止加热，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸馏装置
B．蒸馏时的接收装置如图
C．冷却水应该从冷凝管的下口进水上口出水
D．做蒸馏实验时，在蒸馏烧瓶中应加入沸石，以防暴沸，如果在沸腾前发现忘记加沸石，应立即停止加热，冷却后补加
3．空气吹出法是工业规模化海水提溴的常用方法，流程如图：
下列说法不正确的是(　　)
A．获得工业Br2的方法是过滤
B．步骤②③的目的是富集溴元素
C．步骤①发生的主要反应为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
D．步骤②发生的主要反应为
3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋3CO2＋NaBrO3
　
题型一海水提镁
例1如图为海水提镁的工艺流程，写出下列步骤中的化学(或离子)方程式。
①分解贝壳(主要成分是CaCO3)、制备Ca(OH)2：____________________、__________________。
②沉淀Mg2＋：______________(离子方程式)。
③制备MgCl2：____________________________。
④制取Mg：______________________________。
【变式演练】———————————你学会了吗？
1．一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下：
下列说法错误的是(　　)
A．物质X常选用生石灰
B．工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁
C．氯化过程中发生的反应为
MgO＋C＋Cl2高温MgCl2＋CO
D.氯化过程中，生成95 g MgCl2时，理论上消耗22.4 L Cl2
题型二海带提碘
例2从海带中提取碘单质，相关实验步骤如下：
①灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却；
②在滤液中滴加稀H2SO4及适当的氧化剂，然后加入几滴某溶液；
③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中；
④海带灰转移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。
(1)合理的步骤顺序是________(填序号)。
(2)适当的氧化剂是________，反应的离子方程式是________________________。
(3)证明含碘的操作及现象是____________________________________________。
【变式演练】———————————你学会了吗？
2．从海带中提取碘单质，工艺流程如图。下列关于海带制碘的说法错误的是(　　)
A．实验室灼烧干海带在坩埚中进行
B．沸水浸泡的目的是使I－充分浸出
C．由滤液获得碘水，发生的离子反应为2I－＋H2O2===I2＋2OH－
D．可以用淀粉溶液检验碘水中的I2
第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用
夯基提能·一遍过
知识点一
2．(2)被还原
3．(2)焦炭　CO　H2
[师说·助学]　提示：从表中可以发现，MgO熔点高，耗能多；AlCl3的沸点比熔点低，易升华，是共价化合物，熔融状态下不导电。
4．(1)置换反应　(2)Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
即学即练
1．解析：镁与CO2或N2都要反应，因此电解法获得镁时，不可在CO2或N2中降温冷却，故A正确；热还原法常用有CO、H2、C、Al等四种还原剂，故B正确；金属Na、Mg均能通过电解熔融氯化物的方法获得，金属Al通过电解熔融氧化铝的方法获得，故C错误；人类历史上金属被发现的顺序与金属的活泼性有关，一般越不活泼的金属越早发现，故D正确。
答案：C
2．解析：金属的冶炼一般有电解法、热还原法、热分解法、物理分离法，金属活动顺序表中的金属冶炼，活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al一般用电解法制得；较不活泼的金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法制得，常用还原剂有(C、CO、H2等)；Hg、Ag用加热分解氧化物的方法制得，Pt、Au用物理分离的方法制得，以此来解答。由分析可知，①MgCl2→Mg、⑥NaCl→Na利用电解法治炼；②MnO2→Mn、③ZnO→Zn、⑤磁铁矿→Fe均可利用热还原法治炼；④HgO→Hg利用加热分解法；其中最适宜用热还原法冶炼的为②③⑤。故选A。
答案：A
3．解析：该反应方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe，属于置换反应，故A正确；该反应是放热反应，Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂，故B正确；铝单质很活泼，铝的表面和氧气反应生成致密的氧化膜，故C正确；铝是活泼金属，利用铝热反应可以冶炼活泼性比铝弱且熔点较高的金属，故D错误。
答案：D
知识点二
2．(1)蒸馏法　电渗析法　反渗透法　(2)①直形冷凝管　蒸馏烧瓶　锥形瓶　②a　b　③防止液体暴沸
3．(2)①H2＋Cl22HCl
2NaOH＋Cl2===NaClO＋NaCl＋H2O
②2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
即学即练
1．解析：海水中含有丰富的资源，从海水中得到淡水的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法，故A正确；地球上99%的溴元素存在于海水中，所以人们也把溴称为“海洋元素”，故B正确；从海水中能提取氯化钠，电解饱和氯化钠溶液可以制得氢氧化钠，故C正确；海洋资源指的是与海水水体及海底、海面本身有着直接关系的物质和能量，海水既能提供物质资源，也能提供能量资源，如波浪、潮汐、潮流等会产生能量，故D错误。
答案：D
2．解析：蒸馏完毕后，应先熄灭酒精灯停止加热，由于此时装置内还有一定量的蒸气，因此要继续通冷却水，待装置冷却后，停止通水，再拆卸蒸馏装置，A正确；蒸馏时，接馏分的锥形瓶不能用塞子密封，否则液体无法正常流下，B错误。
答案：B
3．解析：利用溴的挥发性，空气吹出法是获得工业Br2的方法，A错误；步骤②③是使溴元素浓度增大，目的是富集溴元素，B正确；步骤①是用氯气把溴离子氧化为溴单质，发生的主要反应为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，C正确；步骤②是溴和碳酸钠溶液反应生成溴化钠、溴酸钠、二氧化碳，发生的主要反应为3Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋3CO2＋NaBrO3，D正确。
答案：A
素养落实·重拓展
例1　答案：①CaCO3CaO＋CO2↑、
②Mg2+＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca2+
③Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O
④MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
变式演练
1．解析：物质X的作用是使镁离子转化为氢氧化镁沉淀，工业上常选用生石灰与水反应生成氢氧化钙悬浊液沉镁，A正确；金属镁为活泼金属，工业上常用电解熔融MgCl2制备金属镁，B正确；由流程图知，氯化过程中反应物为C、MgO、Cl2，生成物为MgCl2、CO，故发生的反应为MgO＋C＋ MgCl2＋CO，C正确；没有标明是否在标准状况下，无法算氯气的体积，D错误。
答案：D
例2　答案：(1)③①④②　(2)H2O2　2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O　(3)取步骤②后的溶液于试管中，滴入淀粉溶液，溶液变蓝
变式演练
2．解析：干海带灼烧得到海带灰，海带灰溶于沸水，过滤得到含有碘离子的滤液，加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质，加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固体灼烧应在坩埚中进行，A正确；沸水浸泡海带灰的目的是加快I－的溶解，并使之溶解更充分，B正确；由滤液获得碘水，正确的离子方程式为2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O，C错误；淀粉遇I2变蓝，D正确。
答案：C

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