第八章|化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1.以海水、金屬礦物、煤、石油等的開發(fā)利用為例,了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法。2.認(rèn)識化學(xué)對于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發(fā)揮的作用,體會化學(xué)對促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。重點金屬冶煉原理,海水提溴的工藝流程、原理和分離提純方法。難點金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系;物質(zhì)提取的一般思路和方法。第1課時金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用新知探究(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)2.金屬的冶煉概念將金屬礦物中的金屬從其化合物中 出來,用于生產(chǎn)各種金屬材料,這一過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉原理利用氧化還原反應(yīng)原理,在一定條件下,使金屬離子得到電子被還原成金屬原子,從而獲得金屬單質(zhì)。即Mn++ne-M3.金屬的冶煉方法(1)加熱分解法(寫出化學(xué)方程式)制Hg:。(2)電解法(寫出化學(xué)方程式)①制Mg:。②制Al:。③制Na:。[微點撥]①冶煉Mg時不能電解熔融MgO,因為MgO的熔點很高,耗能高。②冶煉Al時不能電解熔融AlCl3,因為AlCl3是共價化合物,熔融時不電離。③冶煉Al時用冰晶石在較低溫度下熔解Al2O3,作助熔劑。(3)熱還原法:在高溫加熱條件下用還原劑把金屬還原出來①常用的還原劑有等。

②高爐煉鐵:CO還原Fe2O3的化學(xué)方程式為。

③鋁熱反應(yīng):Al還原Fe2O3的化學(xué)方程式為。

[微點撥]鋁熱反應(yīng)是利用鋁的強(qiáng)還原性,在高溫下將相對不活潑且熔點高的金屬從其金屬氧化物中還原出來,因此只有Al和比Al活潑性弱的金屬形成的氧化物組成的混合物才能稱之為鋁熱劑,Al和MgO組成的混合物不能稱之為鋁熱劑。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。[題點多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)利用化合物冶煉金屬時,金屬元素一定發(fā)生還原反應(yīng)。()(2)越活潑的金屬元素,人類利用得越晚。()(3)用熱還原法冶煉金屬時,可以用H2將Mg從其化合物中還原出來。()(4)可以通過電解熔融的MgO和AlCl3來制備金屬Mg、Al。()2.(2024·合肥市廬陽區(qū)高一期末)下列冶煉金屬的方法錯誤的是()A.電解NaCl溶液制鈉B.高溫加熱HgO制汞C.高溫下用CO還原Fe2O3制鐵D.高溫下用H2還原CuO制銅3.下列關(guān)于金屬冶煉的說法錯誤的是()A.鋁熱反應(yīng)可用于工業(yè)冶煉高熔點金屬,如鉻、錳B.“曾青得鐵則化為銅”利用的是置換反應(yīng)的原理C.高爐煉鐵過程中會發(fā)生反應(yīng)CO2+C2COD.工業(yè)冶煉鋁時,加冰晶石的主要作用是提高鋁的產(chǎn)量4.諾貝爾化學(xué)獎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+7O22MoO3+4SO2;②MoO3+2NH3·H2O(NH4)2MoO4+H2O;③(NH4)2MoO4+2HClH2MoO4↓+2NH4Cl;④H2MoO4MoO3+H2O;⑤用還原劑將MoO3還原成金屬鉬。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屬于金屬氧化物,也屬于堿性氧化物C.進(jìn)行②③④步反應(yīng)的目的是提純MoO3D.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2∶2∶3|歸納拓展|金屬活動性順序與金屬冶煉方法的關(guān)系新知探究(二)——海水資源的開發(fā)利用1.海水水資源的利用(1)海水水資源的利用,主要包括和直接利用海水進(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、和等。其中的歷史最久,技術(shù)和工藝也比較成熟。

2.海水中化學(xué)資源的開發(fā)利用(1)海水中的化學(xué)元素海水中溶解和懸浮著大量的和。海水中含量最多的O、H兩種元素,加上Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11種元素,其總含量超過99%,其他元素為微量。雖然海水中元素的種類很多,總儲量很大,但許多元素的富集程度卻很低。

(2)海水制鹽從海水中制得的氯化鈉,可以食用,同時也是生產(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?；瘜W(xué)方程式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。②制鈉和氯氣:。③制鹽酸:H2+Cl22HCl。④制漂白劑(84消毒液):。

⑤制純堿:NaCl+CO2+H2O+NH3NH4Cl+NaHCO3↓,。

(3)海水提溴①海水提溴工藝流程如圖所示:②海水提溴的主要操作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,其離子方程式為

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,其吸收塔發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

蒸餾再用Cl2將HBr氧化得到產(chǎn)品溴后蒸餾分離,其離子方程式為2Br-+Cl2Br2+2Cl-(4)海帶提碘其中第④步涉及的離子方程式為。

(5)海水中提鎂[題點多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)海洋約占地球表面積的71%,因此地球不缺水,人類可以任意使用,不用節(jié)約。()(2)海水淡化的目的是除去海水中的鹽類物質(zhì)。()(3)海水中含量最多的兩種元素為Na元素和Cl元素。()(4)海水中各種化學(xué)資源的開發(fā)過程中,必須都要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。()(5)蒸餾操作時,溫度計水銀球的位置應(yīng)在蒸餾燒瓶支管口處,測量蒸氣的溫度。()2.下列關(guān)于海水資源綜合利用的說法中,正確的是()A.海水蒸發(fā)制海鹽的過程只發(fā)生化學(xué)變化B.海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、反滲透法等C.從海水中可以得到MgCl2,可電解MgCl2溶液制備MgD.只通過物理變化即可從海水中提取溴單質(zhì)3.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誤的是()干海帶海帶灰懸濁液濾液碘水I2的CCl4溶液A.實驗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-+H2O2I2+2OH-D.可以用淀粉溶液檢驗碘水中的I24.溴及其化合物在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上常用“吹出法”從海水中提溴,工藝流程示意圖如下。下列說法不正確的是()A.“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸餾和冷凝等環(huán)節(jié)B.海水中Br-經(jīng)氧化、吹出、吸收后,可實現(xiàn)溴的富集C.“吸收塔”內(nèi)反應(yīng)的化學(xué)方程式:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBrD.“吸收塔”內(nèi)也可用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2:Br2+2Na2CO3+H2ONaBr+NaBrO3+2NaHCO35.(2024·丹東高一質(zhì)檢)某工廠對海水提純后的母液(苦鹵)進(jìn)行綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.步驟②中可用熱空氣對Br2進(jìn)行富集B.可以用NaBr溶液除去工業(yè)Br2中微量的Cl2C.工業(yè)上可通過電解MgCl2溶液的方法獲得鎂單質(zhì)D.用石灰乳沉淀Mg2+的好處是原料易得、價格低廉|歸納拓展|萃取與分液1.萃取(1)利用某種溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑里溶解能力的不同,用一種溶劑(萃取劑)將其從原溶劑中提取出來的方法叫萃取。(2)萃取后,可以用分液漏斗把互不相溶的兩種液體分開,從而達(dá)到提取某物質(zhì)的目的。2.操作步驟3.注意事項(1)萃取劑必須具備的三個條件:①萃取劑和原溶劑互不相溶、不反應(yīng);②萃取劑和溶質(zhì)互不發(fā)生反應(yīng);③溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠(yuǎn)大于在原溶劑中的溶解度。(2)萃取和分液的主要儀器是分液漏斗。課下請完成課時跟蹤檢測(二十五)第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第1課時金屬礦物的開發(fā)利用海水資源的開發(fā)利用新知探究(一)1.單質(zhì)化合物2.還原3.(1)2HgO2Hg+O2↑(2)①MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑②2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑③2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑(3)①焦炭、CO、H2②3CO+Fe2O32Fe+3CO2③2Al+Fe2O32Fe+Al2O3[題點多維訓(xùn)練]1.(1)√(2)√(3)×(4)×2.選A電解NaCl溶液生成氫氣、氯氣、NaOH,應(yīng)電解熔融氯化鈉制鈉,故A錯誤;Hg為較不活潑金屬,則高溫加熱HgO制汞,故B正確;Fe為較活潑金屬,則高溫下用CO還原Fe2O3制鐵,故C正確;高溫下用H2還原CuO生成Cu和水,可用于制銅,故D正確。3.選D工業(yè)冶煉鋁時,加冰晶石的作用是作助熔劑,降低Al2O3熔化時的溫度,D項錯誤。4.選CA項,生成物SO2對環(huán)境污染嚴(yán)重,不可直接排放,錯誤;B項,MoO3能與NH3·H2O反應(yīng),故MoO3不屬于堿性氧化物,錯誤;D項,1molH2、1molCO和1molAl作還原劑時,失去的電子分別為2mol、2mol和3mol,還原等量的MoO3時,轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同,此時消耗的n(H2)∶n(CO)∶n(Al)=3∶3∶2,錯誤。新知探究(二)1.(1)海水淡化(2)蒸餾法反滲透法電滲析法蒸餾法2.(1)無機(jī)物有機(jī)物(2)②2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑④Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O⑤2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(3)②Cl2+2Br-Br2+2Cl-Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4(4)2I-+H2O2+2H+I2+2H2O[題點多維訓(xùn)練]1.(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2.選B海水蒸發(fā)制海鹽,氯化鈉溶解度隨溫度變化不大,蒸發(fā)溶劑析出氯化鈉晶體的過程是物理變化,故A錯誤;蒸餾法、電滲析法、反滲透法是海水淡化的主要方法,故B正確;電解氯化鎂溶液得到氫氧化鎂、氫氣和氯氣,不能得到金屬鎂,工業(yè)上是電解熔融氯化鎂得到金屬鎂,故C錯誤;海水中溴元素是溴離子,海水提溴的工業(yè)生產(chǎn)過程是先氧化溴離子為溴單質(zhì),再用熱空氣吹出等一系列步驟得到,過程中有氧化還原反應(yīng),故D錯誤。3.選C干海帶灼燒得到海帶灰,海帶灰溶于沸水,過濾得到含有碘離子的濾液,加入酸化的過氧化氫溶液氧化碘離子生成碘單質(zhì),加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液。固體灼燒應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,A正確。沸水浸泡海帶灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,B正確。由濾液獲得碘水,正確的離子方程式為2I-+2H++H2O2I2+2H2O,C錯誤。淀粉遇I2變藍(lán),D正確。4.選D由圖可知,向濃縮、酸化后的海水中通入氯氣,氯氣與海水中的溴離子發(fā)生置換反應(yīng)生成溴,用空氣將溴從吹出塔中吹出,向吸收塔中通入二氧化硫氣體和水,二氧化硫與溴水反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸,向蒸餾塔中通入氯氣和水蒸氣,氯氣與氫溴酸發(fā)生置換反應(yīng)生成溴,蒸餾出的溴經(jīng)冷凝得到產(chǎn)品。由流程信息分析可知,“吹出法”主要包括氧化、吹出、吸收、蒸餾和冷凝等環(huán)節(jié),選項A正確。海水中Br-