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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用优质课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用优质课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了微判断，尝试解答，微训练等内容，欢迎下载使用。
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物及海水资源的开发利用
1．了解金属在自然界中的存在形式及金属的冶炼方法。2．了解铝热反应的原理，了解金属回收和资源保护的意义。3．了解海水资源、海水淡化的方法。4．了解海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海水提镁、海带提碘。5．了解海水综合利用的重要方向。
1．通过对金属的冶炼方法的学习，培养学生科学探究与创新意识。2．通过金属回收和海水资源开发利用的学习，培养学生科学态度与社会责任。
课前篇 · 自主学习固基础
一、金属矿物的开发利用
1．金属在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，金属元素都显________化合价。
金属冶炼的实质是根据________________，使金属矿物中的金属阳离子____________生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
二、金属资源的合理利用
1．合理开发利用金属资源
金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源，还会造成环境污染，地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应__________________。
2．有效利用金属资源的途径(1) 提高金属的利用率，减少金属的使用量。(2) 加强金属资源的回收和再利用。(3) 使用其他材料代替金属材料。
三、海水资源的开发利用
(一) 海水中的水资源1．直接利用：海水进行____________。2．海水淡化：主要方法有____________、______________、________________等。
(二) 海水中的化学资源1．海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上____________________________________________等11种元素的总量超过________，其他为微量元素，共计含有80多种。2．海水制盐海水――→粗盐――→精盐
Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr
3．海带提碘(1) 流程：海带―→灼烧―→_______―→过滤――→________―→提纯―→碘单质。(2) 原理：________________________。4．海水提溴(1)过程：浓缩―→________―→________―→提取。(2)原理：________________________。
2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
Mg2＋＋2OH－ === Mg(OH)2↓
6．新能源的开发(1) 从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。(2) 潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。
(1) 黄金的冶炼可用热分解法( )(2) 金属阳离子被还原，一定会得到金属单质( )(3) 工业上电解MgCl2溶液制取Mg( )(4) 海水中含有Br2( )
(5) 海带中含有碘，能使淀粉变蓝( )(6) 用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性( )
1．为什么越活泼的金属被人类利用的越晚？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
提示：因为金属越活泼，其离子的氧化性越弱，就越难被还原，故制取和利用的时间越晚。
2．用海水蒸馏法制取淡水有哪些优缺点？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
提示：优点是设备简单，易操作，淡水质量好。缺点是耗能大，成本较高。
1．工业上获得金属镁采用的冶炼方法是( )A．加热分解镁氧化物 B．电解熔融氯化镁C．高温下发生铝热反应 D．高温下用氢气还原
解析：由于金属镁的活泼性较强，因此工业上一般采用电解熔融氯化镁制备金属镁。
2．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
解析：电解法制取金属钠时，需要电解熔融的NaCl，而不是其溶液，A项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，C项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，D项错误。
3．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水―→苦卤――→Mg(OH)2 ―→ MgCl2溶液―→无水MgCl2―→MgCl2(熔融) ―→ Mg
解析：海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，若卤中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
4．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用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：A项，海水中通入氯气可置换出溴，正确；B项，粗盐提纯包括溶解、除杂、过滤、结晶、重结晶等，正确；C项，氢氧化钠成本较高，工业上常常选用生石灰或石灰乳作沉淀剂，错误；D项，先吹出溴再用SO2吸收可实现溴的富集，正确。
课堂篇 · 重点难点要突破
研习1 金属矿物的开发利用
1．金属的冶炼原理金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即Mn＋＋ne－===M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
3．热还原法的分类及优缺点
(1) 用氢气还原法冶炼金属，纯度高，但成本也高。(2) 用一氧化碳和碳还原法冶炼金属，纯度低，冶炼成本也低。(3) 用铝热法可以冶炼熔点高、难冶炼的金属，但成本较高。
(1) 铝热反应的实验探究
(2) 铝热反应的原理及特点
(1) 从铝土矿(主要成分Al2O3)得到氧化铝常用方法
Al2O3＋6H＋ === 2Al3＋＋3H2O，
Al3＋＋3NH3·H2O === Al(OH)3↓＋3NH4＋，
Al2O3＋2OH－ === 2AlO2－＋H2O，
CO2＋2H2O＋AlO2－ === Al(OH)3↓＋HCO3－，
萤石主要成分是CaF2，冰晶石是Na3AlF6，电解氧化铝时加入冰晶石的作用是作助熔剂，降低Al2O3熔化所需的温度。
(4) 电解铝与回收铝饮料罐中铝相比缺点
①能耗大；②所需原料多，生产过程复杂；③易造成环境污染。
化学科学的发展是推动人类文明进步的重要推动力。金属冶金技术的进步，是人类文明进步的一个体现。
1．图1中工业炼铁的反应原理是什么？
2．图2中工业上冶炼铝的反应原理是什么？能否用电解熔融AlCl3的方法来冶炼铝？为什么？
3．工业上制取镁的反应原理是什么？能否用电解熔融MgO的方法冶炼镁？为什么？
4．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？
提示：金属冶炼方法的选择取决于金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的时间相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )
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、D正确；C项为火法炼铜，错误。
2．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜；Ⅱ.湿法炼铜。现代有：Ⅲ.铝热法炼铬；Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类中，不正确的是( )A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④
解析：金属冶炼方法的选择与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等有关，需要在理解的基础上加以记忆。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生的反应分别是：
Ⅱ. Fe＋CuSO4 === FeSO4 ＋Cu
Ⅳ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：
则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。
3．(2020·全国卷Ⅱ)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是( )A．胆矾的化学式为CuSO4B．胆矾可作为湿法冶铜的原料C．“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应
解析：本题考查古文献中所描述的铜盐结晶过程、铜的冶炼、铜盐的性质。根据题中信息，苦泉中含有大量CuSO4，浓缩结晶获得胆矾，胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，A项错误；湿法冶铜的反应原理为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，因此胆矾可作为湿法冶铜的原料，B项正确；“熬之则成胆矾”是指将苦泉水蒸发浓缩、降温结晶得到胆矾晶体的过程，C项正确；“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，发生的反应与湿法冶铜的原理相同，属于置换反应，D项正确。
4．(双选)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．生成Al(OH)3沉淀的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
解析：根据工艺流程图可知，反应②生成的是碳酸氢钠，所以Y应该是CO2，这说明溶液乙中含有偏铝酸钠，因此X应该是氢氧化钠，A项错误；氧化铁与氢氧化钠溶液不反应，所以反应①过滤出的沉淀是氧化铁，B项正确；由氧化铝生成单质铝的反应是氧化还原反应，C项错误；生成Al(OH)3沉淀的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，D项正确。
研习2 海水资源的开发利用
(1) 主要仪器：A蒸馏烧瓶，B冷凝管，C锥形瓶。(2) 冷凝水的流向：a口进，b口出。(3) A中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
(1) 从海水中提取食盐的传统方法称为“盐田法”，又称“滩晒法”，是最简便和经济有效的方法。(2) 原理：蒸发、结晶。
(4) 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。
(1) 海带中含有碘元素的检验原理
2H＋＋2I－＋H2O2 === I2＋2H2O。
(2) 从海带中提取碘的方法
② 主要的反应原理(用离子方程式表示)
Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
(2) 具体步骤与原理如下
(2) 有关反应的化学方程式
① MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；② Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③ MgCl2·6H2O ===== MgCl2＋6H2O；④ MgCl2(熔融) ===== Mg＋Cl2↑。
工业上提溴的流程工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”，其过程主要包括氧化(用氯气氧化海水中的溴离子)、吹出(用空气将生成的溴吹出)、吸收(用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离)、蒸馏(再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离)等环节。
1．上述流程吸收塔中通入二氧化硫和水的目的是什么？写出吸收塔中发生反应的化学方程式。
提示：通入二氧化硫和水的目的是将吹出塔中吹出的溴蒸气吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。
2．蒸馏塔中通入氯气的目的是什么？写出反应的离子方程式。
提示：通入Cl2的目的是将HBr氧化成Br2。反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
3．上述流程中，为什么要进行两次 Br－――→Br2 的过程？
1．从苦卤中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )A．X试剂可以是Na2SO3饱和溶液B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．从溴的浓溶液中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析：A项，X试剂应选用还原性物质，可以是Na2SO3饱和溶液；B项，步骤Ⅲ的离子反应为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；C项，由于乙醇和水互溶，故不能作为从溴水中提取溴的萃取剂，错误；D项，步骤Ⅳ是将Br2的浓溶液中的溴提取出来，因此过程包含萃取、分液和蒸馏。
2．从海水中提取部分物质的过程如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．过程①需要加入化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作B．从母液到无水MgCl2的一系列变化中未涉及氧化还原反应C．工业上一般用电解氯化镁溶液制取Mg单质D．③和⑤均涉及反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，该反应属于置换反应
解析：过程①是粗盐的提纯，需要加入NaOH、BaCl2、Na2CO3等化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作，A项正确；从母液到无水MgCl2的一系列变化中，经过了复分解反应、分解反应、化合反应，但未涉及氧化还原反应，B项正确；工业上一般用电解熔融MgCl2来制取Mg，C项错误；反应③和⑤是置换反应，D项正确。
3．(双选)下列说法正确的是( )A．除去粗盐中杂质(Mg2＋、SO42－、Ca2＋)，加入药品的顺序为NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸B．海水提溴的流程：浓缩海水→氯气氧化→通热空气吹出Br2→SO2还原→氯气氧化→Br2C．海水晒盐的原理是蒸发D．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
解析：在Na2CO3溶液沉淀Ca2＋之后加入过量BaCl2溶液，不能除去过量的Ba2＋，故A错误；海水浓缩后，氯气氧化发生反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，通热空气吹出Br2后，溴和二氧化硫发生反应：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，最后氯气氧化发生反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，流程合理，故B正确；海水晒盐的原理是蒸发水分，使食盐结晶析出，故C正确；波浪发电和潮汐发电的过程中没有发生化学变化，不能将化学能转化为电能，故D错误。
演习篇 · 学业测试速达标
1．下列关于金属的冶炼方法的叙述不正确的是( )A．热分解法适用于制备不活泼金属B．热还原法常用的还原剂是C、H2、CO、Al等C．电解法适用于制备不活泼金属D．水溶液中置换法适用于用活泼金属制备不活泼金属
解析：电解法适用于制备活泼性强的金属，如Na、Mg、Al等。
2．(双选)铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法不正确的是( ) A．工业上可以利用铝热反应冶炼金属镁B．铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属C．铝热反应体现了铝的氧化性D．实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出
解析：铝的金属活动性弱于镁，因此不可用铝热反应制取镁，工业上常用电解熔融氯化镁的方法制取镁，故A错误；铝的还原性强，且铝热反应放出大量的热，可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属，故B正确；铝热反应中铝将另一种金属从其化合物中还原出来，铝表现还原性，故C错误；Fe2O3与Al反应的实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出，故D正确。
3．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时产生HClC．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析：海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，A项正确；电解熔融的MgCl2时，产生Cl2和金属镁，B项错误；MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是抑制MgCl2水解生成Mg(OH)2，C项正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生的复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2，D项正确。
4．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是( )
解析：灼烧海带应用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；苯的密度比水的小，萃取I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。
5．海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请写出一种海水淡化的方法：___________________________________________________________________。
蒸馏法(或电渗析法，离子交换法等)
(2) 步骤Ⅰ获取Br2的离子方程______________________________________________________。
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，在该反应中，还原剂是________(填化学式)。若反应中生成4 ml HBr，则消耗________ml SO2。
解析：海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入热空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应的化学方程式为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4 ml HBr，则消耗2 ml SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。
课时作业(十七) 金属矿物及海水资源的开发利用
1．我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( )A．活泼 B．稳定 C．易氧化 D．易还原
解析：金的性质稳定，在强热条件下也不和氧气反应。
2．下列说法错误的是( )A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
解析：活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。
3．(双选)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，即可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是( )A．“药金”实质上是铜锌合金B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C．用王水不能区别黄金和“药金”D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
解析：A正确，B错误，冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3=====ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C=====4Cu＋CO2↑；C正确，王水可以溶解黄金和“药金”；D错误，用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，总之，灼烧后的“药金”颜色有变化。
4．据《天工开物》记载我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌)，其原理如图2所示。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。则下列说法不正确的是( )
A．升炼倭铅过程包含氧化还原反应B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中的燃烧C．“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化D．冶炼时锌变为蒸气在“兜室”冷凝为固体5
解析：炉甘石的主要成分是ZnCO3，与煤炭在高温下共热，ZnCO3分解生成ZnO、CO2，C与CO2反应生成CO，CO还原ZnO得到Zn，其中生成CO及CO还原ZnO均为氧化还原反应，A正确；“锌火”是未反应完的CO与Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧，B正确；Zn高温下易被空气中O2氧化成ZnO，故“泥封”是为了隔绝空气，防止Zn被氧化，C正确；反应区温度为1 100～1 300 ℃，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。
5．以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2。下列说法不正确的是( )A．化合价发生变化的元素有3种B．Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C．1 ml O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 mlD．SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料
解析：分析反应中化合价的变化：反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 ml O2参加反应时，共转移电子6 ml；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。
6．某同学设计实验从海带中提取碘：①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液该实验的合理操作顺序是( )A．①③⑤②④ B．②①③④⑤C．②④①③⑤ D．③①②⑤④
解析：从海带中提取I2的流程为海带(加少量酒精) ――→ 海带灰 ――→ 含I－的水溶液 ――――――→ I2的水溶液―――→I2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤。
7．(双选)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是( )
A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4溶液、焦性没食子酸溶液B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C．结束反应时，先停止加热，待W冷却后再关闭活塞KD．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
解析：Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以用KMnO4溶液除去H2S，另外装置中含有空气，高温下能与W反应，焦性没食子酸溶液用于吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，A错误；氢气是可燃性气体，通过爆鸣法验纯，B正确；为了防止W被氧化，反应结束后应该先停止加热，在氢气的氛围中冷却，等待W冷却后再关闭活塞K，C正确；二氧化锰与浓盐酸制备氯气的反应需要加热，而启普发生器不能加热，所以不能用于该反应，D错误。
8．下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ( )A．用装置甲灼烧碎海带B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气
解析：灼烧应在坩埚中进行，A项错误；海带灰浸泡液通过过滤可得海带灰和滤液，B项正确；浓HCl与MnO2反应制备Cl2时需要加热，C项错误；Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，应用碱液吸收，D项错误。
9．工业上海水资源合理开发利用的部分工艺流程如图所示：
(1) 该工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________(填“能”或“不能”)，原因是___________________________________________________________________________________________________________。(2)溴单质在四氯化碳中的溶解度比其在水中的大得多，四氯化碳与水不互溶。但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是____________________________________________________________________________________________________________。
若先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，使产品不纯
四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
(3) 写出②③④反应的离子方程式。_____________________________________________________、_____________________________________________________、_____________________________________________________。
② Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
③ Ca2＋＋SO42－ ===CaSO4↓
④ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
解析：(1)CaSO4和Mg(OH)2制备顺序与加入的试剂顺序有关，要求每次加入试剂后只能得到一种物质，如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，产品不纯。 (2) 属于对试剂使用的评价问题，四氯化碳与水相比，无论是从价格上还是环境污染问题上都超过水。
10．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下：
(1) 滤渣A是________________，滤渣B是___________________。(2) 操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是________。
SiO2(或二氧化硅)
Fe(OH)3(或氢氧化铁)
(3)操作Ⅳ中，灼烧时盛放药品的仪器是________，发生反应的化学方程式是_________________________________________。
(4) 生成滤渣C的离子方程式为_______________________________________________________。
AlO2－＋CO2＋2H2O === Al(OH)3↓＋HCO3－
(5) 取滤液B 100 mL，加入1 ml·L－1 200 mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中 c(AlO2－)＝____________，c(Na＋) > ____________ml·L－1。
1.5 ml·L－1
解析：(1)铝土矿中的二氧化硅与稀硫酸不反应，则滤渣A是SiO2(或二氧化硅)；滤液A中含有铝离子、铁离子，加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠，则滤渣B是Fe(OH)3(或氢氧化铁)。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均是过滤。(3)操作Ⅳ中，灼烧固体时盛放药品的仪器是坩埚。滤液B中含有偏铝酸钠,通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀,滤渣C是Al(OH)3，则发生反应的化学方程式是2Al(OH)3 ==== Al2O3＋3H2O。
根据方程式Al2(SO4)3＋8NaOH===3Na2SO4＋2NaAlO2＋4H2O可知，Al2(SO4)3消耗氢氧化钠0.6 ml，又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应，因此最终滤液B中Na＋的浓度大于6.0 ml·L－1。
11．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是一种优良的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2的流程如下所示。
(1)步骤①加Fe的目的是_________________________________；步骤②冷却的目的是___________________________________。
将Fe3＋还原为Fe2＋
析出绿矾(FeSO4·7H2O)
(2) 考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入_____________________________________处理。 (3) 由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)的步骤：
生石灰(或碳酸钙、废碱等)
防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析： (1)分析流程图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将Fe3＋转化为Fe2＋。冷却以减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶析出。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，故应加入CaO、CaCO3或废碱等。(3)Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。
12．海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第________族。(2)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸气，蒸气经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是____________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(3) 工业上利用电解饱和中解食盐水可制得重要化工产品，反应式：食盐＋H2O ――→ NaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是_______________；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1 000 t，最少需消耗食盐________t。
(4) 近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：
请写出②④的化学反应方程式：____________________________________________________，____________________________________________________。
NaOH＋SO2 === NaHSO3
NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
第一节 自然资源的开发利用
第1课时 金属矿物及海水资源的开发利用
1．了解金属在自然界中的存在形式及金属的冶炼方法。2．了解铝热反应的原理，了解金属回收和资源保护的意义。3．了解海水资源、海水淡化的方法。4．了解海水化学资源的开发和利用，即海水制盐、海水提溴、海水提镁、海带提碘。5．了解海水综合利用的重要方向。
1．通过对金属的冶炼方法的学习，培养学生科学探究与创新意识。2．通过金属回收和海水资源开发利用的学习，培养学生科学态度与社会责任。
课前篇 · 自主学习固基础
一、金属矿物的开发利用
1．金属在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，金属元素都显________化合价。
金属冶炼的实质是根据________________，使金属矿物中的金属阳离子____________生成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。
二、金属资源的合理利用
1．合理开发利用金属资源
金属的冶炼需要消耗大量的资源和能源，还会造成环境污染，地球上的金属资源是有限的，是不可再生的，因此金属资源应__________________。
2．有效利用金属资源的途径(1) 提高金属的利用率，减少金属的使用量。(2) 加强金属资源的回收和再利用。(3) 使用其他材料代替金属材料。
三、海水资源的开发利用
(一) 海水中的水资源1．直接利用：海水进行____________。2．海水淡化：主要方法有____________、______________、________________等。
(二) 海水中的化学资源1．海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上____________________________________________等11种元素的总量超过________，其他为微量元素，共计含有80多种。2．海水制盐海水――→粗盐――→精盐
Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr
3．海带提碘(1) 流程：海带―→灼烧―→_______―→过滤――→________―→提纯―→碘单质。(2) 原理：________________________。4．海水提溴(1)过程：浓缩―→________―→________―→提取。(2)原理：________________________。
2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－
Mg2＋＋2OH－ === Mg(OH)2↓
6．新能源的开发(1) 从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。(2) 潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。
(1) 黄金的冶炼可用热分解法( )(2) 金属阳离子被还原，一定会得到金属单质( )(3) 工业上电解MgCl2溶液制取Mg( )(4) 海水中含有Br2( )
(5) 海带中含有碘，能使淀粉变蓝( )(6) 用SO2溶液吸收溴蒸气，是利用了SO2具有漂白性( )
1．为什么越活泼的金属被人类利用的越晚？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
提示：因为金属越活泼，其离子的氧化性越弱，就越难被还原，故制取和利用的时间越晚。
2．用海水蒸馏法制取淡水有哪些优缺点？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
提示：优点是设备简单，易操作，淡水质量好。缺点是耗能大，成本较高。
1．工业上获得金属镁采用的冶炼方法是( )A．加热分解镁氧化物 B．电解熔融氯化镁C．高温下发生铝热反应 D．高温下用氢气还原
解析：由于金属镁的活泼性较强，因此工业上一般采用电解熔融氯化镁制备金属镁。
2．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
解析：电解法制取金属钠时，需要电解熔融的NaCl，而不是其溶液，A项错误；镁的还原性很强，不能用热还原法来制取，而应用电解熔融氯化镁的方法，C项错误；熔融的氯化铝不导电，故不能电解其熔融物制取金属铝，而应电解熔融的氧化铝，D项错误。
3．海水是一个巨大的化学资源库，下列有关海水综合利用的说法错误的是( )A．海水中含有溴元素，需经过化学变化才可以得到溴单质B．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备金属钠D．从海水中提取镁可以采用下列方法：海水―→苦卤――→Mg(OH)2 ―→ MgCl2溶液―→无水MgCl2―→MgCl2(熔融) ―→ Mg
解析：海水中的溴元素以离子形式存在，需要通过化学反应来转化成溴单质，A项正确；在波浪发电和潮汐发电过程中机械能转化为电能，而不是化学能转化为电能，B项错误；从海水中可以得到NaCl固体，电解熔融NaCl可制备金属钠，C项正确；依据海水提取镁的原理分析，若卤中加入氢氧化钙以沉淀镁离子，生成氢氧化镁，过滤后加盐酸溶解、蒸发浓缩、冷却结晶析出晶体，然后得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁，该方法合理，D项正确。
4．海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是( )A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用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：A项，海水中通入氯气可置换出溴，正确；B项，粗盐提纯包括溶解、除杂、过滤、结晶、重结晶等，正确；C项，氢氧化钠成本较高，工业上常常选用生石灰或石灰乳作沉淀剂，错误；D项，先吹出溴再用SO2吸收可实现溴的富集，正确。
课堂篇 · 重点难点要突破
研习1 金属矿物的开发利用
1．金属的冶炼原理金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属阳离子得到电子被还原为金属单质的过程，即Mn＋＋ne－===M。
2．金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系
3．热还原法的分类及优缺点
(1) 用氢气还原法冶炼金属，纯度高，但成本也高。(2) 用一氧化碳和碳还原法冶炼金属，纯度低，冶炼成本也低。(3) 用铝热法可以冶炼熔点高、难冶炼的金属，但成本较高。
(1) 铝热反应的实验探究
(2) 铝热反应的原理及特点
(1) 从铝土矿(主要成分Al2O3)得到氧化铝常用方法
Al2O3＋6H＋ === 2Al3＋＋3H2O，
Al3＋＋3NH3·H2O === Al(OH)3↓＋3NH4＋，
Al2O3＋2OH－ === 2AlO2－＋H2O，
CO2＋2H2O＋AlO2－ === Al(OH)3↓＋HCO3－，
萤石主要成分是CaF2，冰晶石是Na3AlF6，电解氧化铝时加入冰晶石的作用是作助熔剂，降低Al2O3熔化所需的温度。
(4) 电解铝与回收铝饮料罐中铝相比缺点
①能耗大；②所需原料多，生产过程复杂；③易造成环境污染。
化学科学的发展是推动人类文明进步的重要推动力。金属冶金技术的进步，是人类文明进步的一个体现。
1．图1中工业炼铁的反应原理是什么？
2．图2中工业上冶炼铝的反应原理是什么？能否用电解熔融AlCl3的方法来冶炼铝？为什么？
3．工业上制取镁的反应原理是什么？能否用电解熔融MgO的方法冶炼镁？为什么？
4．如图是我国古代和现代冶金的两张图片，那么人类使用金属的年代先后顺序与金属的活动性有什么关系？
提示：金属冶炼方法的选择取决于金属的活泼性。金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的时间相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
1．下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是( )
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、D正确；C项为火法炼铜，错误。
2．冶炼金属一般有下列4种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气、一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。这4种方法在工业上均有应用。古代有：Ⅰ.火烧孔雀石炼铜；Ⅱ.湿法炼铜。现代有：Ⅲ.铝热法炼铬；Ⅳ.从光卤石(MgCl2·6H2O)中炼镁。对它们的冶炼方法的分类中，不正确的是( )A．Ⅰ，① B．Ⅱ，② C．Ⅲ，③ D．Ⅳ，④
解析：金属冶炼方法的选择与金属在自然界中存在的状态、金属活动性等有关，需要在理解的基础上加以记忆。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ发生的反应分别是：
Ⅱ. Fe＋CuSO4 === FeSO4 ＋Cu
Ⅳ.先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融的MgCl2：
则Ⅰ属于方法①，Ⅱ属于方法③，Ⅲ属于方法③，Ⅳ属于方法④。综上分析，B选项不正确。
3．(2020·全国卷Ⅱ)北宋沈括《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是( )A．胆矾的化学式为CuSO4B．胆矾可作为湿法冶铜的原料C．“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应
解析：本题考查古文献中所描述的铜盐结晶过程、铜的冶炼、铜盐的性质。根据题中信息，苦泉中含有大量CuSO4，浓缩结晶获得胆矾，胆矾的化学式为CuSO4·5H2O，A项错误；湿法冶铜的反应原理为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，因此胆矾可作为湿法冶铜的原料，B项正确；“熬之则成胆矾”是指将苦泉水蒸发浓缩、降温结晶得到胆矾晶体的过程，C项正确；“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，发生的反应与湿法冶铜的原理相同，属于置换反应，D项正确。
4．(双选)工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A．试剂X可以是氢氧化钠溶液，也可以是盐酸B．反应①过滤后所得沉淀为氧化铁C．图中所示转化反应都不是氧化还原反应D．生成Al(OH)3沉淀的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3
解析：根据工艺流程图可知，反应②生成的是碳酸氢钠，所以Y应该是CO2，这说明溶液乙中含有偏铝酸钠，因此X应该是氢氧化钠，A项错误；氧化铁与氢氧化钠溶液不反应，所以反应①过滤出的沉淀是氧化铁，B项正确；由氧化铝生成单质铝的反应是氧化还原反应，C项错误；生成Al(OH)3沉淀的化学方程式为NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3，D项正确。
研习2 海水资源的开发利用
(1) 主要仪器：A蒸馏烧瓶，B冷凝管，C锥形瓶。(2) 冷凝水的流向：a口进，b口出。(3) A中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
(1) 从海水中提取食盐的传统方法称为“盐田法”，又称“滩晒法”，是最简便和经济有效的方法。(2) 原理：蒸发、结晶。
(4) 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。
(1) 海带中含有碘元素的检验原理
2H＋＋2I－＋H2O2 === I2＋2H2O。
(2) 从海带中提取碘的方法
② 主要的反应原理(用离子方程式表示)
Cl2＋2I－===2Cl－＋I2。
(2) 具体步骤与原理如下
(2) 有关反应的化学方程式
① MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2；② Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O；③ MgCl2·6H2O ===== MgCl2＋6H2O；④ MgCl2(熔融) ===== Mg＋Cl2↑。
工业上提溴的流程工业上常用的一种海水提溴技术叫做“吹出法”，其过程主要包括氧化(用氯气氧化海水中的溴离子)、吹出(用空气将生成的溴吹出)、吸收(用二氧化硫作还原剂使溴转化为氢溴酸，以使其与空气分离)、蒸馏(再用氯气将氢溴酸氧化为溴后蒸馏分离)等环节。
1．上述流程吸收塔中通入二氧化硫和水的目的是什么？写出吸收塔中发生反应的化学方程式。
提示：通入二氧化硫和水的目的是将吹出塔中吹出的溴蒸气吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr。
2．蒸馏塔中通入氯气的目的是什么？写出反应的离子方程式。
提示：通入Cl2的目的是将HBr氧化成Br2。反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－。
3．上述流程中，为什么要进行两次 Br－――→Br2 的过程？
1．从苦卤中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )A．X试剂可以是Na2SO3饱和溶液B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2C．从溴的浓溶液中提取单质溴，可以用乙醇进行萃取D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
解析：A项，X试剂应选用还原性物质，可以是Na2SO3饱和溶液；B项，步骤Ⅲ的离子反应为2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2；C项，由于乙醇和水互溶，故不能作为从溴水中提取溴的萃取剂，错误；D项，步骤Ⅳ是将Br2的浓溶液中的溴提取出来，因此过程包含萃取、分液和蒸馏。
2．从海水中提取部分物质的过程如图所示，下列有关说法错误的是( )
A．过程①需要加入化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作B．从母液到无水MgCl2的一系列变化中未涉及氧化还原反应C．工业上一般用电解氯化镁溶液制取Mg单质D．③和⑤均涉及反应：2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，该反应属于置换反应
解析：过程①是粗盐的提纯，需要加入NaOH、BaCl2、Na2CO3等化学试剂，再经过沉淀、过滤等操作，A项正确；从母液到无水MgCl2的一系列变化中，经过了复分解反应、分解反应、化合反应，但未涉及氧化还原反应，B项正确；工业上一般用电解熔融MgCl2来制取Mg，C项错误；反应③和⑤是置换反应，D项正确。
3．(双选)下列说法正确的是( )A．除去粗盐中杂质(Mg2＋、SO42－、Ca2＋)，加入药品的顺序为NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸B．海水提溴的流程：浓缩海水→氯气氧化→通热空气吹出Br2→SO2还原→氯气氧化→Br2C．海水晒盐的原理是蒸发D．无论是海水波浪发电还是潮汐发电，都是将化学能转化为电能
解析：在Na2CO3溶液沉淀Ca2＋之后加入过量BaCl2溶液，不能除去过量的Ba2＋，故A错误；海水浓缩后，氯气氧化发生反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，通热空气吹出Br2后，溴和二氧化硫发生反应：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，最后氯气氧化发生反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2，流程合理，故B正确；海水晒盐的原理是蒸发水分，使食盐结晶析出，故C正确；波浪发电和潮汐发电的过程中没有发生化学变化，不能将化学能转化为电能，故D错误。
演习篇 · 学业测试速达标
1．下列关于金属的冶炼方法的叙述不正确的是( )A．热分解法适用于制备不活泼金属B．热还原法常用的还原剂是C、H2、CO、Al等C．电解法适用于制备不活泼金属D．水溶液中置换法适用于用活泼金属制备不活泼金属
解析：电解法适用于制备活泼性强的金属，如Na、Mg、Al等。
2．(双选)铝热反应的实验装置如图。下列有关铝热反应的说法不正确的是( ) A．工业上可以利用铝热反应冶炼金属镁B．铝热反应可用于冶炼某些高熔点金属C．铝热反应体现了铝的氧化性D．实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出
解析：铝的金属活动性弱于镁，因此不可用铝热反应制取镁，工业上常用电解熔融氯化镁的方法制取镁，故A错误；铝的还原性强，且铝热反应放出大量的热，可以通过铝热反应冶炼某些高熔点金属，故B正确；铝热反应中铝将另一种金属从其化合物中还原出来，铝表现还原性，故C错误；Fe2O3与Al反应的实验现象为火星四溅，漏斗下方有红热熔融物流出，故D正确。
3．从海水中提取镁的工艺流程可表示如下：
下列说法不正确的是( )A．用此法提取镁的优点之一是原料来源丰富B．步骤⑥电解MgCl2时产生HClC．步骤⑤可将晶体置于HCl气体氛围中脱水D．上述工艺流程中涉及化合、分解和复分解反应
解析：海水中含有大量的镁元素，从海水中提取镁的优点之一是原料来源丰富，A项正确；电解熔融的MgCl2时，产生Cl2和金属镁，B项错误；MgCl2·6H2O晶体在HCl气体氛围中加热脱水，其目的是抑制MgCl2水解生成Mg(OH)2，C项正确；步骤①涉及CaCO3的分解反应得到CaO，CaO与H2O发生化合反应得到Ca(OH)2，步骤⑥是电解涉及分解反应，步骤③涉及MgCl2与Ca(OH)2发生的复分解反应得到Mg(OH)2和CaCl2，D项正确。
4．从海带中提取碘的实验过程中，涉及下列操作，其中正确的是( )
解析：灼烧海带应用坩埚，A选项错误；过滤时应用玻璃棒引流，B选项错误；苯的密度比水的小，萃取I2的苯层在上层，应从分液漏斗上口倒出，C选项错误。
5．海水是可以综合利用的。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
(1)请写出一种海水淡化的方法：___________________________________________________________________。
蒸馏法(或电渗析法，离子交换法等)
(2) 步骤Ⅰ获取Br2的离子方程______________________________________________________。
Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的。其反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，在该反应中，还原剂是________(填化学式)。若反应中生成4 ml HBr，则消耗________ml SO2。
解析：海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。海水淡化后得到NaCl，电解其熔融态可生成Na和Cl2，利用生成的Cl2氧化浓缩海水中的Br－得到Br2，离子方程式为Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－，然后通入热空气，吹出Br2，再用SO2吸收Br2，发生反应的化学方程式为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4 ml HBr，则消耗2 ml SO2，最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。
课时作业(十七) 金属矿物及海水资源的开发利用
1．我国古代炼丹家魏伯阳所著《周易参同契》是世界上现存最早的一部炼丹专著。书中描写到：“金入于猛火，色不夺精光。”这句话的意思是指黄金的性质在强热条件下( )A．活泼 B．稳定 C．易氧化 D．易还原
解析：金的性质稳定，在强热条件下也不和氧气反应。
2．下列说法错误的是( )A．对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B．提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C．活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D．热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
解析：活泼金属的冶炼是电解其熔融盐(如MgCl2、NaCl等)或熔融氧化物(如Al2O3等)制得的，电解其盐溶液得不到金属单质，C错误。
3．(双选)我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800 ℃，即可炼出有金子般光泽的“药金”。下列叙述正确的是( )A．“药金”实质上是铜锌合金B．冶炼炉中炉甘石直接被木炭还原为锌C．用王水不能区别黄金和“药金”D．用火焰灼烧不能区别黄金和“药金”
解析：A正确，B错误，冶炼“药金”相关反应的化学方程式为ZnCO3=====ZnO＋CO2↑，2ZnO＋C=====2Zn＋CO2↑，2Cu2O＋C=====4Cu＋CO2↑；C正确，王水可以溶解黄金和“药金”；D错误，用火焰灼烧可以区别黄金和“药金”，因为高温下黄金与空气不反应，而“药金”可以与空气反应，生成的CuO是黑色的，ZnO是白色的，总之，灼烧后的“药金”颜色有变化。
4．据《天工开物》记载我国古代以炉甘石(主要成分是ZnCO3)来升炼倭铅(即锌)，其原理如图2所示。已知锌的熔点为420 ℃、沸点为906 ℃。则下列说法不正确的是( )
A．升炼倭铅过程包含氧化还原反应B．“锌火”是锌蒸气和一氧化碳在空气中的燃烧C．“泥封”的目的是防止得到的锌被氧化D．冶炼时锌变为蒸气在“兜室”冷凝为固体5
解析：炉甘石的主要成分是ZnCO3，与煤炭在高温下共热，ZnCO3分解生成ZnO、CO2，C与CO2反应生成CO，CO还原ZnO得到Zn，其中生成CO及CO还原ZnO均为氧化还原反应，A正确；“锌火”是未反应完的CO与Zn蒸气从“兜室”逸出燃烧，B正确；Zn高温下易被空气中O2氧化成ZnO，故“泥封”是为了隔绝空气，防止Zn被氧化，C正确；反应区温度为1 100～1 300 ℃，Zn变为蒸气与杂质分离，在“兜室”冷凝为液体流出(冷凝区温度高于Zn的熔点)，D错误。
5．以辉铜矿(Cu2S)为原料冶炼铜，其反应原理可表示为Cu2S＋O2=====2Cu＋SO2。下列说法不正确的是( )A．化合价发生变化的元素有3种B．Cu2S在该反应中既是氧化剂又是还原剂C．1 ml O2参加反应时，上述反应转移电子总物质的量为4 mlD．SO2被分离、回收后氧化生成SO3，作为制取硫酸的原料
解析：分析反应中化合价的变化：反应过程中Cu、S、O三种元素的化合价均发生改变；Cu2S中Cu元素化合价降低，S元素化合价升高，因此Cu2S既是氧化剂又是还原剂；根据S元素化合价的改变可知，当1 ml O2参加反应时，共转移电子6 ml；SO2催化氧化可得SO3，SO3被水吸收可得H2SO4。
6．某同学设计实验从海带中提取碘：①滴加稀硫酸和双氧水 ②在海带中加入少量酒精，点燃使其燃烧为灰烬，在灰烬中加水搅拌 ③加四氯化碳并振荡 ④过滤 ⑤分液该实验的合理操作顺序是( )A．①③⑤②④ B．②①③④⑤C．②④①③⑤ D．③①②⑤④
解析：从海带中提取I2的流程为海带(加少量酒精) ――→ 海带灰 ――→ 含I－的水溶液 ――――――→ I2的水溶液―――→I2的有机溶液，故正确步骤为②④①③⑤。
7．(双选)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是( )
A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4溶液、焦性没食子酸溶液B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C．结束反应时，先停止加热，待W冷却后再关闭活塞KD．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
解析：Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以用KMnO4溶液除去H2S，另外装置中含有空气，高温下能与W反应，焦性没食子酸溶液用于吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，A错误；氢气是可燃性气体，通过爆鸣法验纯，B正确；为了防止W被氧化，反应结束后应该先停止加热，在氢气的氛围中冷却，等待W冷却后再关闭活塞K，C正确；二氧化锰与浓盐酸制备氯气的反应需要加热，而启普发生器不能加热，所以不能用于该反应，D错误。
8．下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ( )A．用装置甲灼烧碎海带B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气
解析：灼烧应在坩埚中进行，A项错误；海带灰浸泡液通过过滤可得海带灰和滤液，B项正确；浓HCl与MnO2反应制备Cl2时需要加热，C项错误；Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，应用碱液吸收，D项错误。
9．工业上海水资源合理开发利用的部分工艺流程如图所示：
(1) 该工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4的顺序制备？________(填“能”或“不能”)，原因是___________________________________________________________________________________________________________。(2)溴单质在四氯化碳中的溶解度比其在水中的大得多，四氯化碳与水不互溶。但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是____________________________________________________________________________________________________________。
若先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，使产品不纯
四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大、经济效益低、环境污染严重
(3) 写出②③④反应的离子方程式。_____________________________________________________、_____________________________________________________、_____________________________________________________。
② Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－
③ Ca2＋＋SO42－ ===CaSO4↓
④ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
解析：(1)CaSO4和Mg(OH)2制备顺序与加入的试剂顺序有关，要求每次加入试剂后只能得到一种物质，如果先沉淀Mg(OH)2，则沉淀中会夹杂有CaSO4和Ca(OH)2沉淀，产品不纯。 (2) 属于对试剂使用的评价问题，四氯化碳与水相比，无论是从价格上还是环境污染问题上都超过水。
10．工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，还含有杂质SiO2和Fe2O3)提取氧化铝并冶炼Al的操作过程如下：
(1) 滤渣A是________________，滤渣B是___________________。(2) 操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是________。
SiO2(或二氧化硅)
Fe(OH)3(或氢氧化铁)
(3)操作Ⅳ中，灼烧时盛放药品的仪器是________，发生反应的化学方程式是_________________________________________。
(4) 生成滤渣C的离子方程式为_______________________________________________________。
AlO2－＋CO2＋2H2O === Al(OH)3↓＋HCO3－
(5) 取滤液B 100 mL，加入1 ml·L－1 200 mL盐酸时，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中 c(AlO2－)＝____________，c(Na＋) > ____________ml·L－1。
1.5 ml·L－1
解析：(1)铝土矿中的二氧化硅与稀硫酸不反应，则滤渣A是SiO2(或二氧化硅)；滤液A中含有铝离子、铁离子，加入过量的氢氧化钠溶液生成氢氧化铁沉淀和偏铝酸钠，则滤渣B是Fe(OH)3(或氢氧化铁)。(2)操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称均是过滤。(3)操作Ⅳ中，灼烧固体时盛放药品的仪器是坩埚。滤液B中含有偏铝酸钠,通入过量的二氧化碳生成氢氧化铝沉淀,滤渣C是Al(OH)3，则发生反应的化学方程式是2Al(OH)3 ==== Al2O3＋3H2O。
根据方程式Al2(SO4)3＋8NaOH===3Na2SO4＋2NaAlO2＋4H2O可知，Al2(SO4)3消耗氢氧化钠0.6 ml，又因为氢氧化钠还会与硫酸等反应，因此最终滤液B中Na＋的浓度大于6.0 ml·L－1。
11．钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是一种优良的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2的流程如下所示。
(1)步骤①加Fe的目的是_________________________________；步骤②冷却的目的是___________________________________。
将Fe3＋还原为Fe2＋
析出绿矾(FeSO4·7H2O)
(2) 考虑成本和废物综合利用因素，水浸后废液中应加入_____________________________________处理。 (3) 由金红石(TiO2)制取单质钛(Ti)的步骤：
生石灰(或碳酸钙、废碱等)
防止高温下镁或钛与O2、N2等反应
解析： (1)分析流程图知，铁最终转化成副产品绿矾，所以要将Fe3＋转化为Fe2＋。冷却以减小FeSO4·7H2O的溶解度，有利于绿矾结晶析出。(2)水浸后发生的离子反应为TiO2＋＋2H2O===H2TiO3↓＋2H＋，废液主要呈酸性，故应加入CaO、CaCO3或废碱等。(3)Ti和Mg易与空气中的O2、N2等反应，故应在Ar气氛中进行。
12．海水占地球总储水量的97.2%，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源。(1)海水中存在大量的氯化钠，氯化钠中的金属元素位于元素周期表第________族。(2)目前，国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法。蒸馏法是将海水变成蒸气，蒸气经冷却而得高纯度淡水。由此可判断蒸馏法是____________(填“物理变化”或“化学变化”)。
(3) 工业上利用电解饱和中解食盐水可制得重要化工产品，反应式：食盐＋H2O ――→ NaOH＋H2↑＋Cl2↑(未配平)，该反应中食盐的化学式是_______________；利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸1 000 t，最少需消耗食盐________t。
(4) 近年来，有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法。该方法流程如下：
请写出②④的化学反应方程式：____________________________________________________，____________________________________________________。
NaOH＋SO2 === NaHSO3
NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑
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