第四章化学与自然资源的开发利用第一节开发利用金属矿物和海水资源导学案_中学教育-中考.pdf

学习必备 欢迎下载 第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第 1 课时 金属矿物的开发利用 编写时间：2013-05-28【学习目标】：1能说出化学方法在金属矿物开发中的作用；能记住金属冶炼的一般原理；并能解决不同金属适用的冶炼方法。2树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识；【教学案】一金属矿物的开发利用 1金属在自然界中的存在形式 金、铂等少数金属以 的形式存在。绝大多数金属以 的形式存在。2金属的冶炼原理：金属的冶炼就是将金属矿石中的 _从其 _中 _出来用于生产和制造各种金属材料。金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程：Mn ne=M（金属越活泼，其对应离子越难得电子，越难被还原成单质。）3金属的冶炼方法（1）热分解法：适用于金属活泼性非常 _的金属冶炼。例如：加热分解 HgO冶炼 Hg _ 加热分解 Ag2O冶炼 Ag _ _（2）电解法：适用于金属活泼性非常 _的金属冶炼。例如：电解熔融 NaCl 冶炼 Na _ 电解熔融 MgCl2冶炼 Mg _ 冶炼铝：_（3）热还原法：大多数不太活泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的。常用的还原剂有 _ _ _ 等。例如：Fe2O3+3CO _ MgO+C _ CuO+H2 _ 一些 _也可做还原剂，将相对不活泼金属从其 化合物中置换出来。实验 4-1铝热反应 观察实验，完成下列表格：学习必备 欢迎下载 铝与氧化铁反应的方程式 实验现象 原因分析 原理应用 注意事项 讨论：（1）在实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？（2）这个实验说明什么？特别提醒 在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。（4）其他冶炼方法：湿法炼铜：火法炼铜：。（5）物理方法：Au、Pt 在自然界中主要以游离态存在，利用密度进行水洗法。思考 为什么人类使用铁器比使用铜器晚？4有效利用金属资源的途径：提高金属矿物的，减少金属的，加强金属资源的，使用 代替金属材料。5金属的回收和资源的保护：把废旧金属作为一种资源，加以回收利用，既减少了，防止 了 污染，又缓解了 的矛盾。【小结】常见金属的冶炼原理：金属的活动性顺序 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au 金属原子失电子能力 由_ 金属离子得电子能力 由_ 主要冶炼方法 特别提醒：(1)熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系，对解决该部分题目非常关键。同时，利用好规律“单强离弱”，即金属单质的还原性越强，其离子的氧化性越弱。(2)金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，金属阳离子的氧化性越强，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属离子还原，人们开发利用的时间就较早。同理，金属的位置越靠前，人们开发利用的时间就较晚。(金属的使用先后与金属的冶炼难易有关，越是活泼的金属，越难冶炼，因而使用也就越晚)利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载【当堂巩固】（A)1下列金属冶炼的反应原理，错误的是（）A 2NaCl（熔融）电解 2 Na+Cl2 B MgO+H2 高温 Mg+H2O C Fe3O4+4CO 高温 3Fe+4CO2 D 2HgO 高温 2Hg+O2 2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（）A（）用 B（）用 C（）用 D（）用 3在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（）A Na Mg Al B Na K Zn Fe C Zn Fe Cu Ag D Mg Al Zn Fe 4“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采矿石。例如，在氧化亚铁杆菌的存在下，黄铁矿被空气氧化为 Fe2(SO4)3，使溶液的酸性增强，其反应如下：4FeS2 15O2 2H2O=细菌2Fe2(SO4)3 2H2SO4。下列不属于“细菌冶金”特点的是()A 对贫矿、尾矿的开采利用更有价值 B 反应须在高温下方能进行 C可以获得一些重要的副产物 D 该方法能大大降低能源消耗、减少污染 5赤铜矿的主要成分是 Cu2O，辉铜矿的主要成分是 Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿按一定比例混合加热可制得铜：2Cu2O Cu2S=6Cu SO2。对于该反应，下列说法中正确的是()A 该反应中的氧化剂只有 Cu2O B 氧化产物和还原产物的物质的量之比为 61 C Cu 既是氧化产物又是还原产物 D Cu2S 在反应中既是氧化剂又是还原剂【课后练习】（B)6(1)铜器表面有时会生成铜绿 Cu2(OH)2CO3，这层铜绿可用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_。(2)工 业 上 常 用 铝 热 反 应 产 生 的“铁 水”来 焊 接 铁 轨，请 写 出 铝 热 反 应 的 化 学 方 程 式：_。7如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起，使四周都有四层。在内层滤纸的底部剪一个孔并湿润内层滤纸，下面放置盛沙的蒸发皿。把 5 g 炒干的氧化铁粉末和 2 g 铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条，观察发生的现象。通过以上实验信息，回答下列问题：利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载(1)写出该反应的化学方程式：_；其中_是氧化剂，_是还原剂，该反应称为 _反应。(2)该实验的实验现象为 _(填序号)。镁条剧烈燃烧 放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射 纸漏斗的下部被烧穿 熔落物能够被磁铁吸引(3)写出对应下列操作或物质的作用(填字母)：内层滤纸漏斗底部剪一个孔：_；内层滤纸漏斗用水湿润：_；蒸发皿盛沙：_；镁条：_；氯酸钾：_。a防止纸漏斗着火 b 使熔融物易于落下 c 引发铝热反应 d引燃 KClO3 e防止溅落物炸裂蒸发皿(4)若 将 氧 化 铁 换 成 氧 化 镁，则 该 反 应 能 否 发 生？_(填“能”或“不 能”)，理 由 是_。8为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成，分别进行下列实验。(1)若取 a g 样品，向其中加入足量的 NaOH 溶液，测得生成气体(标准状况，下同)的体积为 b L。反应的化学方程式是 _；样品中铝的质量是 _g。(2)若取 a g 样品将其点燃，恰好完全反应，该反应的化学方程式是 _；氧化铁与铝的质量比是_。(3)待(2)中反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为 c L，该气体与(1)中所得气体的体积比 cb _。利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载 第四章 化学与自然资源的开发利用 第一节 开发利用金属矿物和海水资源 第 2 课时 海水资源的开发利用 编写时间：2013-05-28【学习目标】1了解海水中的化学资源，掌握物质提取的化学原理；了解提取溴、碘、镁的原理。2体会化学在自然资源开发利用中的作用。【教学案】一海水水资源的利用 1、海水水资源：海洋约占地球表面积的，海水约占全球总水量的。2、海水水资源的利用（1）利用方式：主要包括：等。（2）海水淡化的途径主要是。（3）海水淡化的方法主要有 等。（4）海水的蒸馏【思考】观察海水的蒸馏，描述蒸馏原理和过程，思考蒸馏实验操作中有哪些注意事项？二海水化学资源的开发利用 思考回顾：、如果你是盐场的技术人员，你如何提取海水中 NaCl？、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？1、海水制盐 方法：把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐。原理：蒸发海水，使食盐浓缩结晶。食盐的用途：氯碱工业 制氢氧化钠、氯气、氢气、盐酸等。：制钠和氯气。：制漂白粉。第：制纯碱。2、海带提碘：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将其氧化成I2再萃取出来。用 H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：【实验探究】证明海带中含有碘（书本 p91实验 4 2）并填写下表 利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载 现象 解释或用离子方程式表示 往滤液中加几滴稀硫酸和H2O2 再往上述溶液中加入几滴淀粉溶液【问题讨论】本实验的原理是 实验前为什么要用刷子而不用水冲洗干海带？碘易升华，为什么还可以用酒精灯灼烧干海带？很多氧化剂都可以氧化 I-，用 H2O2有什么好处？能否用氯水代替稀硫酸和双氧水？提取流程 实验注意事项 海带不要用水洗，以免洗去海带中的碘；用干海带从而易于燃烧；灼烧海带的地方要注意通风。H2O2氧化 I的离子方程式为 H2O2 2I 2H=I2 2H2O。流程图：海带浸泡氧化过滤提纯碘单质。3、海水提溴：实验方案：用 法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。向酸化的海水中通入适量的，使溴离子转化为溴单质。向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛 溶液的吸收塔内。向吸收塔内中溶液内通入适量的氯气。用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔中溶液里的 单质。化学方程式：2NaBr Cl2；Br2 SO2 2H2O；2HBr Cl2。思考：该过程的目的是获得溴单质，第一步已经得到了溴单质，为什么还要将其转变成氢溴酸，再进一步转变为溴单质？特别提醒 萃取剂的选择应注意：被萃取的物质与所加入的有机溶剂不发生化学反应；萃取剂与水不能互溶。被萃取的物质在有机溶剂中的溶解度要远远大于在原溶剂中的溶解度。海水 浓缩海水Br-海水Cl-、B22 吸收塔（SO2）Br-SO42-Cl-、Br-溴单质 浓 缩 酸化 通入 Cl2 通入空气 水蒸气（吹入）反应后 富集溴 通入 Cl2 分离 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 溶解，过滤 海带灰 海带 利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载 4、海水提镁：主要反应原理：CaCO3 CaO+H2O Ca(OH)2+MgCl2 Mg(OH)2+2HCl MgCl2 三、海洋资源的综合利用【当堂巩固】（A)1若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是()A 加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化 B 利用太阳能使海水蒸馏淡化 C将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水 D 将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子 2从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是()A 镁 B 氯化钠 C 溴 D 钾 3从海水中提取镁的方法是首先使海水中的 Mg2+转化为 Mg(OH)2沉淀。从化学知识的角度和经济效益的角度考虑，可在海水中加入的物质是()A NaOH B KOH C CaO D Na2O 4海带中含碘元素。从海带中提取碘有如下步骤:通入足量 Cl2；将海带焙烧成灰后加水搅拌；加CCl4振荡；用分液漏斗分液；过滤。合理的操作顺序是（）A B C D 5海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A 海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质 B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C从海水中可以得到 NaCl，电解熔融 NaCl 可制备 Cl2 D 利用潮汐发电是将化学能转化为电能 6水资源非常重要，联合国确定 20XX年为国际淡水年。下列关于水的说法中错误的是()A 蒸馏法是海水淡化的方法之一 B 淡水的密度小于海水的密度 C融化的雪水中矿物质含量比深井水中的少 D 0以上，温度越高，水的密度越小 7由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是()A B C D【课后练习】（B)电解 煅烧 利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原学习必备 欢迎下载 8海洋植物如海带海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：海藻 晒干灼烧海藻灰 浸泡海藻灰悬浊液 含碘离子的溶液 氧化适量 Cl2含碘的水溶液 含碘的有机溶液 后期处理晶态碘残渣(1)指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：_；_；写出实验中有关反应的离子方程式：_。(2)提取碘的过程中，可供选择的有关试剂是 _。A 酒精 B四氯化碳 C苯 D 乙酸(3)为使海藻灰中 I转化为 I2的有机溶液，实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶石棉网以及必要夹持仪器。尚缺少的仪器是 _。(4)从含碘的有机溶剂中提取碘，还要经过蒸馏，指出下图蒸馏装置中的错误之处：_(5)进行蒸馏操作时，使用水浴加热的原因是 _。9全球海水中溴的储藏量丰富，约占地球溴总储藏量的 99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为 65 mg/L。其工业提取方法有：(1)空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，把溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质。该方法涉及到的反应有_(写出离子方程式)；3Br2 3CO23=BrO3 5Br 3CO2；BrO3 5Br 6H=3Br2 3H2O。其中反应中氧化剂是 _；还原剂是 _。(2)空气吹出 SO2吸收法。该方法基本同(1)，只是将溴吹出后是用 SO2来吸收的，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴与二氧化硫反应的化学方程式：_。(3)溶剂萃取法。该法利用单质溴在水中和有机溶剂中溶解度不同的原理来进行的。实验室中萃取用到的实验仪器名称是 _。下列可以用于海水中溴的萃取的溶剂是 _(填序号)。乙醇 四氯化碳 硝酸 利用学习目标能说出化学方法在金属矿物开发中的作用能记住金属冶炼的一般原理并能解决不同金属适用的编写时间冶炼方法树立节约资源爱护环境变废为宝等意识教学案一金属矿物的开发利用金属在自然界中的存在形式金铂等少 生产和制造各种金属材料金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电子被还原为金属单质的过程金属越泼其对应离子越难得电子越难被还原成单质金属的冶炼方法热分解法适用于金属泼性非常的金属冶炼例如加热分解冶炼 泼金属的冶炼都是通过在高温下发生氧化还原反应来完成的常用的还原剂有等例如一些也可做还原剂将相对不泼金属从其化合物中置换出来实验铝热反应观察实验完成下列表格学习必备欢迎下载铝与氧化铁反应的方程式实验现象原