资源简介 基础课时21 金属矿物、海水资源的开发利用学习目标 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、海水资源及开发利用的主要方式,掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。一、金属矿物的开发利用(一)知识梳理1.金属元素的存在形式2.金属的冶炼(1)金属的冶炼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 。(2)原理:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子得到电子被还原成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-===M。(3)冶炼的方法(写出对应化学方程式)3.金属矿物资源的开发和利用(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)加强废旧金属的回收和再利用;(5)使用其他材料代替金属材料。(二)互动探究材料1 下图是人类冶炼金属的历史时间材料2 下图是从铝土矿和废旧铝质饮料罐获取铝的工艺流程:a.b.废旧铝质饮料罐液态铝铝锭(资料卡片:(1)以铝土矿为原料生产1 kg铝的资源及能耗铝土矿:4 kg 煤:0.5 kg 燃料油:0.25 kg纯碱:0.5 kg 石灰:0.5 kg 氟化钙:0.04 kg焙烧碳素:0.6 kg 冰晶石:0.03 kg电能能耗≥6.7×107J(2)以废旧饮料罐生产1 kg铝消耗资源及能耗废旧饮料罐1.01 kg,电能能耗≤3.35×106J)材料3 利用铝热反应可以在野外焊接大截面的钢轨,其原理为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,某小组用如图所示仪器及试剂探究铝热反应。其实验现象记录如下:①剧烈反应,火星四射。②放出大量的热,纸漏斗下端被烧穿,有红热熔融物落入细沙上,冷却后变为黑色固体。【问题讨论】问题1 分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响 为什么 提示 影响因素主要是金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。因为金属越活泼其还原性就越强,离子的氧化性越弱,得电子能力越弱,就越难被还原,故使用的时间越晚。问题2 计算表明,生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J,回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较, 从能源消耗和环境污染两个角度分析,为什么要加强废旧金属回收利用 提示 从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量,用铝土矿生产铝,能耗高,资源消耗量大,在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣,对大气、水体及土壤会产生很大污染;而用废旧饮料罐生产铝,能耗低,资源消耗量小,对环境污染很小,变废为宝,既可以减少废旧金属对环境的污染,还可以提高矿物有效利用率,是可持续发展的必然要求。问题3 根据铝热反应的有关描述,回答以下问题:(1)铝热反应需要高温条件,是否还需要持续加热 提示 铝热反应为放热反应,放出的热可以维持反应继续进行,因此不需要持续加热。(2)实验中,镁条、氯酸钾的作用是什么 引发反应的操作是什么 提示 镁条是引燃剂,氯酸钾为助燃剂,点燃镁条,促使氯酸钾分解,释放出氧气,使镁条更剧烈燃烧,单位时间内放出更多热量,从而引发Al和Fe2O3发生反应。(3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么 提示 一是防止蒸发皿炸裂,二是防止生成的熔融物溅出。【探究归纳】1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系在金属活动性顺序中,金属的位置越靠后,其阳离子越容易被还原,金属的位置越靠前,其阳离子越难被还原。2. 冶炼镁时,选择MgCl2而不是MgO ,因为MgO熔点高,耗能多;冶炼铝时,选择Al2O3而不是AlCl3,因为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。3.铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。铝热剂为混合物,不仅仅是铝和铁的氧化物,铝粉和其他金属氧化物(如Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末也可组成铝热剂。 1.下列说法不正确的是 ( )A.自然界中不存在游离态的金属单质B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是有限的,因此,应提高金属矿物的利用率D.废旧金属的回收利用,有利于环境保护答案 A解析 自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在,极少数金属如Au、Pt等以游离态存在,A错误;金属活动性不同,金属阳离子被还原的难易程度不同,冶炼方法不同,B正确;金属资源是有限的,既要提高金属矿物的利用率,又要回收利用废旧金属,C、D正确。2.铝热反应有广泛的用途,实验装置如图1所示。下列说法错误的是 ( )A.铝热反应的能量变化可用图2表示B.Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂C.铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属D.铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3答案 C解析 A项,铝热反应是放热反应,能量变化可用图2表示;B项,Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂;C项,镁的活泼性大于Al,不能用铝热反应冶炼金属镁;D项,铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。3.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 ( )选项 冶炼原理 方法A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法B 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法C 4CO+Fe3O43Fe+4CO2 热还原法D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热分解法答案 D解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B 、C正确, D错误。二、海水资源的开发利用(一)知识梳理1.海水资源的特点海水中溶解和悬浮着大量的无机物和有机物。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。虽然海水中元素的种类很多,总储量很大,但许多元素的富集程度却很低。2.海水资源的利用方法3.海水中化学元素的开发利用从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。从海水中可以制取镁、钾、溴及其他化工产品。4.海水综合利用海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已成为海水综合利用的重要方向。如图为海水的综合利用示意图,请补全表格内容。(二)互动探究溴及其化合物在工农业生产中有着广泛的应用,工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴,其生产流程如下:【问题讨论】问题1 请尝试写出①、③、④过程中反应的离子方程式 提示 ①Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。③SO2+Br2+2H2O===S+2Br-+4H+。④Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。问题2 过程②和④通入空气、水蒸气利用溴单质的什么性质 过程①获取了游离态的溴,过程③又将其转变为化合态的溴,其目的是什么 提示 Br2易挥发,利用空气或水蒸气可以将Br2从海水中吹出;将溴单质再转化为溴离子的目的是使Br-浓缩,提高Br2的提取效率。问题3 过程⑤蒸馏过程中温度控制在80~90 ℃,温度过高或过低都不利于生产,原因是什么 提示 温度过高,水蒸气挥发性增强,使溴的纯度降低;温度太低,溴的挥发性减小,导致溴单质不能充分挥发。问题4 为什么不直接用第一步通入氯气后的浓缩海水直接蒸馏得到液溴 提示 第一步氧化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,消耗大量能源,产品成本高。【探究归纳】1.海水中盐的利用氯碱工业 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑制钠和氯气 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑制盐酸 H2+Cl22HCl制漂白液 Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O制漂白粉 2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O2.海水提镁分解贝壳制 取氢氧化钙 CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2沉淀镁离子 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓制备氯化镁 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O制取金属镁 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑3.海带提碘海带海带灰滤液含I2溶液I2的CCl4溶液单质I2主要反应:Cl2+2I-===I2+2Cl-或2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O。 1.在海水资源的综合利用中,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 ( )A.溴、碘单质 B.钠、镁单质C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱答案 C解析 海水中氯、溴、碘、镁、钠都以化合态形式存在,若制取其单质,必须经过化学变化;从海水中提取食盐和海水的淡化主要是将海水进行蒸发或蒸馏,是物理变化;而由饱和食盐水制取烧碱需电解,为化学变化。2.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是 ( )A.上述过程涉及氧化还原反应B.可以采用蒸馏法从海水中获得淡水C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收答案 C解析 由于Ca(OH)2比NaOH便宜,工业生产中常选用Ca(OH)2作为沉淀剂,故C错误。3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是 ( )干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液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答案 C解析 干海带灼烧得到海带灰,沸水浸泡海带灰,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。4.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:下列说法不正确的是 ( )A.向酸化的海水中通入氯气的反应为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集C.SO2吸收溴的反应离子方程式:SO2+2H2O+Br2===2H++S+2HBrD.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节答案 C解析 本实验为向酸化的海水中通入氯气,得到Br2,吹出后再和二氧化硫和水反应生成H2SO4和HBr,HBr和氯气反应生成Br2,最后冷凝、精馏得到液溴。A项,向酸化的海水中通入氯气,氯气和溴离子反应生成氯离子和溴单质,离子方程式为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-;B项,由以上分析可知,海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集;C项,SO2吸收溴反应生成硫酸和氢溴酸,氢溴酸为强酸,故其反应离子方程式: SO2+2H2O+Br2===S+2Br-+4H+;D项,实现溴的富集的过程需要“吹出法”,“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节。 A级 合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)金属矿物的开发利用1.从本质上讲,工业上冶炼金属的反应一定都属于 ( )A.氧化还原反应 B.置换反应C.分解反应 D.复分解反应答案 A解析 金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原生成金属单质,因此一定属于氧化还原反应。2.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3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后,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.金属的活动性大小答案 D解析 金属活动性顺序中,越靠后的金属出现的年代越早,越靠前的金属出现的年代越晚,说明金属越活泼,越难冶炼。3.金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是 ( )A.电解法 B.热还原法C.热分解法 D.铝热法答案 A解析 金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。4.西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁,则化为铜,外化而内不化”,该反应被认为是现代湿法冶金术之祖。下列说法正确的是 ( )A.硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,是混合物B.“内不化”是因为内部的铁活泼性比表面的铁活泼性差C.上述反应的离子方程式为2Fe+3Cu2+===2Fe3++3CuD.“化为铜”表明发生的是氧化还原反应答案 D解析 硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,是纯净物,A错误;“内不化”是因为铁表面被生成的铜所覆盖,内部的铁无法再发生反应,B错误;“化为铜”发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu,反应中有元素化合价发生变化,是氧化还原反应,C错误,D正确。5.下列有关金属的工业制法中,正确的是 ( )A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液B.制铁:以铁矿石为原料,CO还原得铁C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝答案 B解析 工业制钠是电解熔融NaCl:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑,而电解纯净的NaCl溶液:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,得不到钠,故A错误;工业制铁是CO还原铁矿石:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,故C错误;工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,氯化铝是共价化合物,在熔融状态下不导电,D错误。(二)海水资源的开发利用6.海水是人类的宝藏,平均每立方千米的海水中约含3 500万吨的矿物质。下列有关海水综合利用的说法中,不正确的是 ( )A.海水蒸馏可得淡水 B.从海水中可提取重水C.从海水中可提取溴 D.直接电解海水可得镁答案 D解析 海水蒸馏得到淡水,A正确;从海水中可提取重水,B正确;海水中含有溴元素,从海水中可提取溴,C正确;海水中含有镁元素,直接电解海水得到Mg(OH)2,D错误。7.下列有关工业生产的说法错误的是 ( )A.海水提镁时,通过电解熔融MgCl2得到镁单质B.海水提溴的过程中涉及了氧化还原反应C.通常用海水提取食盐后的母液为原料制取溴单质D.目前工业上可直接从海水中提取碘单质答案 D解析 海水提镁时,是通过电解熔融MgCl2得到镁单质,A正确;海水提溴的过程中涉及了氧化还原反应,即氯气和溴离子反应生成溴单质和氯离子,溴单质和二氧化硫反应生成硫酸和氢溴酸,B正确;通常用海水提取食盐后的母液为原料,用氯气氧化溴离子制取溴单质,C正确;海水中没有单质碘,目前工业上氧化海水中的碘离子提取碘单质,D错误。8.海水提镁的主要流程如下:下列说法正确的是 ( )①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部都是非氧化还原反应 ③操作b只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2 ⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.①②③④⑤ B.②③C.④⑤ D.①④⑤答案 D解析 电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤,因此③是错误的。9.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:(1)步骤①反应的离子方程式是 , 步骤③反应的化学方程式是 。 (2)从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是 。 A.NaOH B.FeCl2C.Na2SO3 D.H2O(3)步骤③中氧化剂是 ,若反应中生成2 mol HBr,则消耗 mol SO2。 (4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。 答案 (1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl-SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr (2)ABC(3)Br2 1 (4)Cl2>Br2>SO2解析 (1)由流程图和反应原理可写出步骤①反应的离子方程式和步骤②反应的化学方程式分别为2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4;(2)从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、S具有强还原性也能吸收Br2。(3)步骤③中发生的反应为Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2 mol HBr,则消耗1 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2蒸馏得到Br2。(4)经过上述过程中的反应知氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。B级 素养培优练10.从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是 ( )A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏答案 C解析 Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,A正确;步骤Ⅲ利用氯元素的非金属性比溴元素强,可以利用置换反应制取Br2, B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol 氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,无法计算消耗氯气的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴,D正确。11. 海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,如图为海水利用的部分过程。已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。下列有关说法不正确的是 ( )A.制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaClB.在过程②中将MgCl2·6H2O在HCl气流灼烧即可制得无水MgCl2C.第③④⑤步中,溴元素均被氧化D.工业上将石灰乳加到海水中得到Mg(OH)2沉淀答案 C解析 碳酸氢钠在反应涉及物质中溶解度最小,向饱和食盐水中通入氨气以及二氧化碳,溶解度较小的碳酸氢钠会先析出,故A正确;在过程②中将MgCl2·6H2O在HCl气流中灼烧即可制得无水MgCl2,故B正确。12.钛铁矿(FeTiO3,其中Ti为+4价)在高温下经氯化得到四氯化钛,氯化过程发生的化学方程式为2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+2TiCl4。制取金属钛的流程如图所示:下列说法不正确的是 ( )A.制取金属钛时通Ar气的目的是隔绝空气B.氯化过程中还原剂只有焦炭一种物质C.根据制取金属钛的反应可推测还原性:Mg>TiD.标准状况下,消耗22.4 L的氯气可转移2 mol电子答案 B解析 A项,制取金属钛时选用氩气的目的是隔绝空气,防止Ti、Mg与空气中的O2发生反应;B项,FeTiO3中O为-2价,Ti为+4价,根据化合物中元素化合价代数和为0,可知Fe的化合价为+2,反应后被氧化为+3价的FeCl3,Fe元素化合价升高,失去电子被氧化,所以FeTiO3为还原剂;C元素化合价由反应前C单质的0价变为反应后CO中的+2价,化合价升高,失去电子被氧化,所以焦炭及FeTiO3都是还原剂;C项,TiCl4和镁反应被还原为钛单质,说明还原性:Mg>Ti;D项,氯化过程中发生反应的化学方程式为2FeTiO3+6C+7Cl22FeCl3+6CO+2TiCl4,标准状况下,每消耗22.4 L Cl2,其物质的量为1 mol,则反应过程中转移电子的物质的量为2 mol。13.海洋中蕴含着丰富的资源,我们通过“浓缩、氧化、提取”等步骤获取溴、碘单质等资源。回答下列问题:Ⅰ.为研究海水提溴工艺,甲、乙两同学分别设计了如下实验流程:甲:苦卤含溴海水含溴空气溴水混合物溴蒸气液溴乙:苦卤含溴海水溴蒸气液溴(1)对比甲、乙两流程,最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同,其中较符合实际工业生产要求且能耗较低的是 (填“甲”或“乙”)。 (2)甲同学设计的流程中,步骤③通入热空气或水蒸气吹出Br2,利用了溴的 性;步骤④中发生反应的化学方程式为 。 Ⅱ.对比溴元素的提取,碘元素是从海洋植物如海带、海藻中提取,某提取碘单质的工艺流程如图。(3)步骤③操作名称为 ;步骤④的离子方程式为 。 (4)从含碘的苯溶液中提取碘,还要经过蒸馏,指出下列蒸馏装置中的错误之处: (任写两点)。 答案 (1)甲 (2)挥发 Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4 (3)过滤 Cl2+2I-===2Cl-+I2(4)①烧杯加热未垫陶土网;②温度计水银球未与蒸馏烧瓶支管口水平;③冷凝管进、出水方向颠倒(任写两点即可)解析 (1)根据题目信息,符合工业生产要求的是甲,原因是乙方案中含溴海水中溴的浓度低,直接蒸馏成本高,甲方案③④⑤对海水中的溴单质进行富集,提高溴的浓度,较少能源消耗,降低成本。(3)通过流程图分析,步骤③为过滤;步骤④向含碘离子溶液中通入氯气,发生氧化还原反应,得到含碘水溶液。基础课时21 金属矿物、海水资源的开发利用学习目标 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、海水资源及开发利用的主要方式,掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。一、金属矿物的开发利用(一)知识梳理1.金属元素的存在形式2.金属的冶炼(1)金属的冶炼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 。 (2)原理:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子 电子被 成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-===M。 (3)冶炼的方法(写出对应化学方程式)3.金属矿物资源的开发和利用(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 ; (4)加强废旧金属的回收和再利用;(5)使用其他材料代替金属材料。(二)互动探究材料1 下图是人类冶炼金属的历史时间材料2 下图是从铝土矿和废旧铝质饮料罐获取铝的工艺流程:a.b.废旧铝质饮料罐液态铝—→铝锭(资料卡片:(1)以铝土矿为原料生产1 kg铝的资源及能耗铝土矿:4 kg 煤:0.5 kg 燃料油:0.25 kg纯碱:0.5 kg 石灰:0.5 kg 氟化钙:0.04 kg焙烧碳素:0.6 kg 冰晶石:0.03 kg电能能耗≥6.7×107J(2)以废旧饮料罐生产1 kg铝消耗资源及能耗废旧饮料罐1.01 kg,电能能耗≤3.35×106J)材料3 利用铝热反应可以在野外焊接大截面的钢轨,其原理为2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe,某小组用如图所示仪器及试剂探究铝热反应。其实验现象记录如下:①剧烈反应,火星四射。②放出大量的热,纸漏斗下端被烧穿,有红热熔融物落入细沙上,冷却后变为黑色固体。【问题讨论】问题1 分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响 为什么 问题2 计算表明,生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J,回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较, 从能源消耗和环境污染两个角度分析,为什么要加强废旧金属回收利用 问题3 根据铝热反应的有关描述,回答以下问题:(1)铝热反应需要高温条件,是否还需要持续加热 (2)实验中,镁条、氯酸钾的作用是什么 引发反应的操作是什么 (3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么 【探究归纳】1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系在金属活动性顺序中,金属的位置越靠后,其阳离子越容易被还原,金属的位置越靠前,其阳离子越难被还原。2. 冶炼镁时,选择MgCl2而不是MgO ,因为MgO熔点高,耗能多;冶炼铝时,选择Al2O3而不是AlCl3,因为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。3.铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。铝热剂为混合物,不仅仅是铝和铁的氧化物,铝粉和其他金属氧化物(如Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末也可组成铝热剂。 1.下列说法不正确的是 ( )A.自然界中不存在游离态的金属单质B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是有限的,因此,应提高金属矿物的利用率D.废旧金属的回收利用,有利于环境保护2.铝热反应有广泛的用途,实验装置如图1所示。下列说法错误的是 ( )A.铝热反应的能量变化可用图2表示B.Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂C.铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属D.铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O32Fe+Al2O33.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 ( )选项 冶炼原理 方法A 2HgO2Hg+O2↑ 热分解法B 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法C 4CO+Fe3O43Fe+4CO2 热还原法D Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3 热分解法二、海水资源的开发利用(一)知识梳理1.海水资源的特点海水中溶解和悬浮着大量的 和 。海水中含量最多的 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 。虽然海水中元素的种类很多,总储量 ,但许多元素的富集程度却 。 2.海水资源的利用方法3.海水中化学元素的开发利用从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。从海水中可以制取 及其他化工产品。 4.海水综合利用海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已成为海水综合利用的重要方向。如图为海水的综合利用示意图,请补全表格内容。(二)互动探究溴及其化合物在工农业生产中有着广泛的应用,工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴,其生产流程如下:【问题讨论】问题1 请尝试写出①、③、④过程中反应的离子方程式 问题2 过程②和④通入空气、水蒸气利用溴单质的什么性质 过程①获取了游离态的溴,过程③又将其转变为化合态的溴,其目的是什么 问题3 过程⑤蒸馏过程中温度控制在80~90 ℃,温度过高或过低都不利于生产,原因是什么 问题4 为什么不直接用第一步通入氯气后的浓缩海水直接蒸馏得到液溴 【探究归纳】1.海水中盐的利用氯碱工业 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑制钠和氯气 2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑制盐酸 H2+Cl22HCl制漂白液 Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O制漂白粉 2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O2.海水提镁分解贝壳制取氢氧化钙 CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2沉淀镁离子 Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓制备氯化镁 Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O制取金属镁 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑3.海带提碘海带海带灰滤液含I2溶液I2的CCl4溶液单质I2主要反应:Cl2+2I-===I2+2Cl-或2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O。 1.在海水资源的综合利用中,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 ( )A.溴、碘单质 B.钠、镁单质C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱2.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是 ( )A.上述过程涉及氧化还原反应B.可以采用蒸馏法从海水中获得淡水C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是 ( )干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液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I24.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:下列说法不正确的是 ( )A.向酸化的海水中通入氯气的反应为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集C.SO2吸收溴的反应离子方程式:SO2+2H2O+Br2===2H++S+2HBrD.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节:课后完成 第八章 基础课时21(共66张PPT)第一节 自然资源的开发利用基础课时 金属矿物、海水资源的开发利用21第八章化学与可持续发展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、海水资源及开发利用的主要方式,掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识,体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。学习目标一、金属矿物的开发利用二、海水资源的开发利用目录CONTENTS课后巩固训练一、金属矿物的开发利用对点训练(一)知识梳理1.金属元素的存在形式游离化合2.金属的冶炼(1)金属的冶炼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______________。(2)原理:利用氧化还原反应原理,在一定条件下,使金属离子______电子被______成金属原子,从而获得金属单质。即Mn++ne-===M。金属的冶炼得到还原(3)冶炼的方法(写出对应化学方程式)3.金属矿物资源的开发和利用(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____________;(4)加强废旧金属的回收和再利用;(5)使用其他材料代替金属材料。金属的腐蚀(二)互动探究材料1 下图是人类冶炼金属的历史时间材料2 下图是从铝土矿和废旧铝质饮料罐获取铝的工艺流程:资料卡片:(1)以铝土矿为原料生产1 kg铝的资源及能耗铝土矿:4 kg 煤:0.5 kg 燃料油:0.25 kg纯碱:0.5 kg 石灰:0.5 kg 氟化钙:0.04 kg焙烧碳素:0.6 kg 冰晶石:0.03 kg电能能耗≥6.7×107 J(2)以废旧饮料罐生产1 kg铝消耗资源及能耗废旧饮料罐1.01 kg,电能能耗≤3.35×106 J【问题讨论】问题1 分析推测人类发现和使用金属材料受哪些因素的影响 为什么 提示 影响因素主要是金属在自然界中的存在状态和金属的活泼性。因为金属越活泼其还原性就越强,离子的氧化性越弱,得电子能力越弱,就越难被还原,故使用的时间越晚。问题2 计算表明,生产1 mol铝消耗的电能至少为1.8×106 J,回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比,前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较, 从能源消耗和环境污染两个角度分析,为什么要加强废旧金属回收利用 提示 从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量,用铝土矿生产铝,能耗高,资源消耗量大,在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣,对大气、水体及土壤会产生很大污染;而用废旧饮料罐生产铝,能耗低,资源消耗量小,对环境污染很小,变废为宝,既可以减少废旧金属对环境的污染,还可以提高矿物有效利用率,是可持续发展的必然要求。问题3 根据铝热反应的有关描述,回答以下问题:(1)铝热反应需要高温条件,是否还需要持续加热 提示 铝热反应为放热反应,放出的热可以维持反应继续进行,因此不需要持续加热。(2)实验中,镁条、氯酸钾的作用是什么 引发反应的操作是什么 提示 镁条是引燃剂,氯酸钾为助燃剂,点燃镁条,促使氯酸钾分解,释放出氧气,使镁条更剧烈燃烧,单位时间内放出更多热量,从而引发Al和Fe2O3发生反应。(3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么 提示 一是防止蒸发皿炸裂,二是防止生成的熔融物溅出。【探究归纳】1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系在金属活动性顺序中,金属的位置越靠后,其阳离子越容易被还原,金属的位置越靠前,其阳离子越难被还原。2. 冶炼镁时,选择MgCl2而不是MgO ,因为MgO熔点高,耗能多;冶炼铝时,选择Al2O3而不是AlCl3,因为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。3.铝热反应是利用铝的强还原性,在高温下将相对不活泼且熔点高的金属从其金属氧化物中还原出来,因此只有Al和比Al活泼性弱的金属形成的氧化物组成的混合物才能称之为铝热剂。铝热剂为混合物,不仅仅是铝和铁的氧化物,铝粉和其他金属氧化物(如Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末也可组成铝热剂。1.下列说法不正确的是 ( )A.自然界中不存在游离态的金属单质B.金属活动性不同,冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是有限的,因此,应提高金属矿物的利用率D.废旧金属的回收利用,有利于环境保护解析 自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在,极少数金属如Au、Pt等以游离态存在,A错误;金属活动性不同,金属阳离子被还原的难易程度不同,冶炼方法不同,B正确;金属资源是有限的,既要提高金属矿物的利用率,又要回收利用废旧金属,C、D正确。A2.铝热反应有广泛的用途,实验装置如图1所示。下列说法错误的是 ( )A.铝热反应的能量变化可用图2表示B.Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂C.铝热反应只能用于冶炼铁、锰、铬、镁等熔点较高的金属D.铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3C解析 A项,铝热反应是放热反应,能量变化可用图2表示;B项,Fe2O3和铝粉的混合物被称为铝热剂;C项,镁的活泼性大于Al,不能用铝热反应冶炼金属镁;D项,铝热反应可用于焊接铁轨,反应的化学方程式为2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3。3.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 ( )D解析 活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B 、C正确, D错误。二、海水资源的开发利用对点训练(一)知识梳理1.海水资源的特点海水中溶解和悬浮着大量的________和________。海水中含量最多的________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______。虽然海水中元素的种类很多,总储量______,但许多元素的富集程度却______。无机物有机物O、H微量很低很大2.海水资源的利用方法蒸馏法电渗析法反渗透法3.海水中化学元素的开发利用从海水中制得的氯化钠,可以食用,同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。从海水中可以制取____________及其他化工产品。镁、钾、溴4.海水综合利用海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已成为海水综合利用的重要方向。如图为海水的综合利用示意图,请补全表格内容。淡水钠氯气钾溴(二)互动探究溴及其化合物在工农业生产中有着广泛的应用,工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴,其生产流程如下:【问题讨论】问题1 请尝试写出①、③、④过程中反应的离子方程式 提示 ①Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。③SO2+Br2+2H2O===S+2Br-+4H+。④Cl2+2Br-===Br2+2Cl-。问题2 过程②和④通入空气、水蒸气利用溴单质的什么性质 过程①获取了游离态的溴,过程③又将其转变为化合态的溴,其目的是什么 提示 Br2易挥发,利用空气或水蒸气可以将Br2从海水中吹出;将溴单质再转化为溴离子的目的是使Br-浓缩,提高Br2的提取效率。问题3 过程⑤蒸馏过程中温度控制在80~90 ℃,温度过高或过低都不利于生产,原因是什么 提示 温度过高,水蒸气挥发性增强,使溴的纯度降低;温度太低,溴的挥发性减小,导致溴单质不能充分挥发。问题4 为什么不直接用第一步通入氯气后的浓缩海水直接蒸馏得到液溴 提示 第一步氧化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,消耗大量能源,产品成本高。【探究归纳】1.海水中盐的利用2.海水提镁3.海带提碘主要反应:Cl2+2I-===I2+2Cl-或2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O。1.在海水资源的综合利用中,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是 ( )A.溴、碘单质 B.钠、镁单质C.食盐、淡水 D.烧碱、纯碱解析 海水中氯、溴、碘、镁、钠都以化合态形式存在,若制取其单质,必须经过化学变化;从海水中提取食盐和海水的淡化主要是将海水进行蒸发或蒸馏,是物理变化;而由饱和食盐水制取烧碱需电解,为化学变化。C2.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是 ( )A.上述过程涉及氧化还原反应B.可以采用蒸馏法从海水中获得淡水C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收解析 由于Ca(OH)2比NaOH便宜,工业生产中常选用Ca(OH)2作为沉淀剂,故C错误。C3.从海带中提取碘单质,工艺流程如下。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I2C解析 干海带灼烧得到海带灰,沸水浸泡海带灰,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。4.溴及其化合物在生产中有广泛应用。工业上常用“吹出法”从海水中提溴,工艺流程示意图如下:下列说法不正确的是 ( )A.向酸化的海水中通入氯气的反应为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-B.海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集C.SO2吸收溴的反应离子方程式:SO2+2H2O+Br2===2H++S+2HBrD.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节C解析 本实验为向酸化的海水中通入氯气,得到Br2,吹出后再和二氧化硫和水反应生成H2SO4和HBr,HBr和氯气反应生成Br2,最后冷凝、精馏得到液溴。A项,向酸化的海水中通入氯气,氯气和溴离子反应生成氯离子和溴单质,离子方程式为Cl2+2Br-===Br2+2Cl-;B项,由以上分析可知,海水中Br-经氧化、吹出、吸收后,可实现溴的富集;C项,SO2吸收溴反应生成硫酸和氢溴酸,氢溴酸为强酸,故其反应离子方程式: SO2+2H2O+Br2===S+2Br-+4H+;D项,实现溴的富集的过程需要“吹出法”,“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸馏和冷凝等环节。课后巩固训练A级 合格过关练选择题只有1个选项符合题意(一)金属矿物的开发利用1.从本质上讲,工业上冶炼金属的反应一定都属于( )A.氧化还原反应 B.置换反应C.分解反应 D.复分解反应解析 金属冶炼的本质是金属阳离子得电子被还原生成金属单质,因此一定属于氧化还原反应。A2.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3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后,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 金属活动性顺序中,越靠后的金属出现的年代越早,越靠前的金属出现的年代越晚,说明金属越活泼,越难冶炼。D3.金属锂是密度最小的金属,等质量的不同金属,锂可以释放出更多的电子,故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间,则冶炼金属锂应采用的方法是 ( )A.电解法 B.热还原法C.热分解法 D.铝热法解析 金属的冶炼方法与金属活动性顺序的关系:金属锂的活动性介于钠与镁之间,应采用电解法冶炼金属锂。A4.西汉刘安所著的《淮南万毕术》中有“曾青得铁,则化为铜,外化而内不化”,该反应被认为是现代湿法冶金术之祖。下列说法正确的是 ( )A.硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,是混合物B.“内不化”是因为内部的铁活泼性比表面的铁活泼性差C.上述反应的离子方程式为2Fe+3Cu2+===2Fe3++3CuD.“化为铜”表明发生的是氧化还原反应D解析 硫酸铜晶体的化学式为CuSO4·5H2O,是纯净物,A错误;“内不化”是因为铁表面被生成的铜所覆盖,内部的铁无法再发生反应,B错误;“化为铜”发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu,反应中有元素化合价发生变化,是氧化还原反应,C错误,D正确。5.下列有关金属的工业制法中,正确的是 ( )A.制钠:用海水为原料制得精盐,再电解纯净的NaCl溶液B.制铁:以铁矿石为原料,CO还原得铁C.制镁:用海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁D.制铝:从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体,电解熔融的氯化铝得到铝B(二)海水资源的开发利用6.海水是人类的宝藏,平均每立方千米的海水中约含3 500万吨的矿物质。下列有关海水综合利用的说法中,不正确的是( )A.海水蒸馏可得淡水 B.从海水中可提取重水C.从海水中可提取溴 D.直接电解海水可得镁解析 海水蒸馏得到淡水,A正确;从海水中可提取重水,B正确;海水中含有溴元素,从海水中可提取溴,C正确;海水中含有镁元素,直接电解海水得到Mg(OH)2,D错误。D7.下列有关工业生产的说法错误的是 ( )A.海水提镁时,通过电解熔融MgCl2得到镁单质B.海水提溴的过程中涉及了氧化还原反应C.通常用海水提取食盐后的母液为原料制取溴单质D.目前工业上可直接从海水中提取碘单质D解析 海水提镁时,是通过电解熔融MgCl2得到镁单质,A正确;海水提溴的过程中涉及了氧化还原反应,即氯气和溴离子反应生成溴单质和氯离子,溴单质和二氧化硫反应生成硫酸和氢溴酸,B正确;通常用海水提取食盐后的母液为原料,用氯气氧化溴离子制取溴单质,C正确;海水中没有单质碘,目前工业上氧化海水中的碘离子提取碘单质,D错误。8.海水提镁的主要流程如下:下列说法正确的是 ( )①试剂M是盐酸 ②流程中的反应全部都是非氧化还原反应 ③操作b只是过滤 ④用海水晒盐后的饱和溶液加石灰乳制Mg(OH)2 ⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.①②③④⑤ B.②③ C.④⑤ D.①④⑤D解析 电解无水氯化镁的反应属于氧化还原反应,因此②是错误的。③操作b应是蒸发、浓缩、冷却、结晶、过滤,因此③是错误的。9.海水中溴元素以Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图:(1)步骤①反应的离子方程式是 , 步骤③反应的化学方程式是 。 (2)从理论上考虑,下列物质也能吸收Br2的是 。 A.NaOH B.FeCl2C.Na2SO3 D.H2O2Br-+Cl2===Br2+2Cl-SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBrABC解析 (1)由流程图和反应原理可写出步骤①反应的离子方程式和步骤②反应的化学方程式分别为2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4;(2)从理论上考虑,NaOH具有强碱性,能吸收Br2,Fe2+、S具有强还原性也能吸收Br2。(3)步骤③中氧化剂是 ,若反应中生成2 mol HBr,则消耗 mol SO2。 (4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。 Br21Cl2>Br2>SO2解析 (3)步骤③中发生的反应为Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,该反应中氧化剂为Br2,还原剂为SO2,反应中每生成2 mol HBr,则消耗1 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2蒸馏得到Br2。(4)经过上述过程中的反应知氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。B级 素养培优练10.从淡化海水中提取溴的流程如图:C下列有关说法不正确的是 ( )A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2C.工业上每获得1 mol Br2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏解析 Na2SO3+Br2+H2O===Na2SO4+2HBr,A正确;步骤Ⅲ利用氯元素的非金属性比溴元素强,可以利用置换反应制取Br2,B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol 氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,无法计算消耗氯气的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴,D正确。11. 海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,如图为海水利用的部分过程。已知:MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。下列有关说法不正确的是 ( )A.制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaClB.在过程②中将MgCl2·6H2O在HCl气流灼烧即可制得无水MgCl2C.第③④⑤步中,溴元素均被氧化D.工业上将石灰乳加到海水中得到Mg(OH)2沉淀解析 碳酸氢钠在反应涉及物质中溶解度最小,向饱和食盐水中通入氨气以及二氧化碳,溶解度较小的碳酸氢钠会先析出,故A正确;在过程②中将MgCl2·6H2O在HCl气流中灼烧即可制得无水MgCl2,故B正确。C12.钛铁矿(FeTiO3,其中Ti为+4价)在高温下经氯化得到四氯化钛,氯化过程发生的化学方程式为2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+6CO+2TiCl4。制取金属钛的流程如图所示:下列说法不正确的是 ( )A.制取金属钛时通Ar气的目的是隔绝空气B.氯化过程中还原剂只有焦炭一种物质C.根据制取金属钛的反应可推测还原性:Mg>TiD.标准状况下,消耗22.4 L的氯气可转移2 mol电子B解析 A项,制取金属钛时选用氩气的目的是隔绝空气,防止Ti、Mg与空气中的O2发生反应;B项,FeTiO3中O为-2价,Ti为+4价,根据化合物中元素化合价代数和为0,可知Fe的化合价为+2,反应后被氧化为+3价的FeCl3,Fe元素化合价升高,失去电子被氧化,所以FeTiO3为还原剂;C元素化合价由反应前C单质的0价变为反应后CO中的+2价,化合价升高,失去电子被氧化,所以焦炭及FeTiO3都是还原剂;C项,TiCl4和镁反应被还原为钛单质,说明还原性:Mg>Ti;D项,氯化过程中发生反应的化学方程式为2FeTiO3+6C+7Cl2 2FeCl3+6CO+2TiCl4,标准状况下,每消耗22.4 L Cl2,其物质的量为1 mol,则反应过程中转移电子的物质的量为2 mol。13.海洋中蕴含着丰富的资源,我们通过“浓缩、氧化、提取”等步骤获取溴、碘单质等资源。回答下列问题:Ⅰ.为研究海水提溴工艺,甲、乙两同学分别设计了如下实验流程:(1)对比甲、乙两流程,最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同,其中较符合实际工业生产要求且能耗较低的是 (填“甲”或“乙”)。 (2)甲同学设计的流程中,步骤③通入热空气或水蒸气吹出Br2,利用了溴的______性;步骤④中发生反应的化学方程式为 。甲挥发Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4解析 (1)根据题目信息,符合工业生产要求的是甲,原因是乙方案中含溴海水中溴的浓度低,直接蒸馏成本高,甲方案③④⑤对海水中的溴单质进行富集,提高溴的浓度,较少能源消耗,降低成本。Ⅱ.对比溴元素的提取,碘元素是从海洋植物如海带、海藻中提取,某提取碘单质的工艺流程如图。(3)步骤③操作名称为 ;步骤④的离子方程式为 。 (4)从含碘的苯溶液中提取碘,还要经过蒸馏,指出下列蒸馏装置中的错误之处: (任写两点)。 过滤Cl2+2I-===2Cl-+I2①烧杯加热未垫陶土网;②温度计水银球未与蒸馏烧瓶支管口水平;③冷凝管进、出水方向颠倒(任写两点即可)解析 (3)通过流程图分析,步骤③为过滤;步骤④向含碘离子溶液中通入氯气,发生氧化还原反应,得到含碘水溶液。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 基础课时21 金属矿物、海水资源的开发利用 教案.docx 基础课时21 金属矿物、海水资源的开发利用 学案.docx 基础课时21 金属矿物、海水资源的开发利用.pptx
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