人教版高考化学一轮总复习第6章第1节自然资源的开发利用课时学案

第一节　自然资源的开发利用

金属矿物的开发利用

[以练带忆]

1．下列物质的制取原理错误的是(　　)

A．金属钠的制取：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑

B．金属镁的制取：MgO＋COMg＋CO2

C．金属铬的制取：Cr2O3＋2Al2Cr＋Al2O3

D．金属汞的制取：2HgO2Hg＋O2↑

B　解析：Mg的活泼性很强，用电解熔融MgCl2来制备Mg。

2．金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。

(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是________(填标号，下同)。

a．Fe2O3   b．NaCl

c．Cu2S   d．Al2O3

(2)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验，需要的试剂还有________，书写出铝热反应的化学方程式：___________________________________________________

____________________________________________________________________。

a．KCl   b．KClO3

c．MnO2   d．Mg

(3)反应TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti在氩气中进行的理由是____________________________________________________________________。

解析：(1)活泼金属采用电解冶炼，钠、铝都是活泼金属，采用电解熔融态NaCl、Al2O3的方法冶炼。(2)铝热反应需要引发剂引发高温反应，镁条在空气中可以燃烧，氧气是氧化剂。但插入混合物中的部分镁条燃烧时，氯酸钾则是氧化剂，以保证镁条的继续燃烧，同时放出足够的热量引发氧化铁和铝粉的反应，铝热反应的化学方程式为2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。(3)Mg和Ti都有较强还原性，在高温下都易被空气中的O2氧化，镁和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，镁和氮气反应生成氮化镁，所以反应TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti需在氩气中进行。

答案：(1)bd　(2)bd　2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe　(3)防止高温下Mg和Ti与空气中的氧气(或氮气、二氧化碳)作用

[练后梳理]

1．金属在自然界中的存在形态

(1)在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。

(2)金、铂等少数化学性质稳定的金属以游离态的形式存在。

2．金属的冶炼

(1)实质：把金属从化合态还原为游离态。

(2)方法：根据金属的活动性不同，金属冶炼的方法分为热分解法、热还原法、电解法等。

3．铝热反应实验中的有关问题

(1)金属活泼性与冶炼方法的关系

(2)有些活动性很强的金属也可以用还原法来冶炼，如

Na＋KClK↑＋NaCl

2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb↑

海水资源的开发利用

[以练带忆]

1．下列方法中，不能实现海水淡化的是(　　)

A．蒸馏法 B．电渗析法

C．过滤法 D．离子交换法

C　解析：过滤法是除去不溶物，而不能除去可溶性离子，即过滤法不能实现海水淡化。

2．中国食盐产量居世界首位。下列实验室中的操作类似“海水晒盐”原理的是(　　)

A．蒸馏 B．蒸发 

C．过滤 D．搅拌

B　解析：实验室中的“蒸发”操作是利用水受热挥发，其中的溶质因溶剂减少而析出的过程，与海水晒盐的原理是相似的。

3．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图所示：

海藻海藻灰悬浊液含I－的溶液XY→晶态碘

回答下列问题：

(1)写出提取过程①中实验操作名称：________。根据提示，②中反应________(填“是”或“不是”)氧化还原反应。

(2)四氯化碳本身是________色、密度比水________的液体，它________(填“是”或“不是”)电解质。F中下层液体的颜色为________色，上层液体中溶质的主要成分为________。

解析：(1)操作①前为悬浊液，后为溶液，可知为分离固体与液体的操作，即过滤；氯水中氯气与碘离子反应生成单质碘和氯离子，反应中－1价的碘升高为碘单质中的0价，有化合价升高，属于氧化还原反应。

(2)四氯化碳是无色的、密度大于水的液体，是良好的有机溶剂，碘易溶于四氯化碳，所以F中现象为溶液分层，下层液体的颜色为紫红色，上层液体中溶质的主要成分为氯化钾(KCl)，四氯化碳不溶于水，且不能电离产生自由移动的离子而导电，属于非电解质。

答案：(1)过滤　是　(2)无　大　不是　紫红　氯化钾(KCl)

[练后梳理]

1．氯的提取——氯碱工业

海水―→粗盐饱和食盐水

化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

2．海水中提取溴

(1)流程

(2)发生反应的化学方程式

①2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2；

②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。

3．海带中提取碘

(1)流程

(2)发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

煤、石油和天然气的综合利用

[以练带忆]

1．煤和石油是两种重要的能源，下列说法正确的是(　　)

A．液化石油气、汽油和石蜡的主要成分都是碳氢化合物

B．煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源

C．石油裂解和油脂皂化都是高分子生成小分子的过程

D．工业上获得大量的乙烯和丙烯的方法是石油裂化

A　解析：A项，液化石油气、汽油和石蜡油均由石油的分馏得到，而石油的主要成分为烷烃、环烷烃和少量的芳香烃，故石油分馏所得的液化石油气、汽油和石蜡的主要成分为碳氢化合物，正确；B项，煤的气化是由煤生产水煤气，液化是由煤直接或间接生产甲醇，故均为化学变化，错误；C项，高分子化合物的相对分子质量一般在一万以上，故石油和油脂均不是高分子化合物，错误；D项，石油裂化的目的是获得轻质油，工业上获得乙烯和丙烯的方法是石油的裂解，错误。

2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(　　)

A．石油裂化得到的汽油是纯净物

B．石油产品都可用于聚合反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料

C　解析：石油裂化产物一种为烷烃，一种为烯烃，属于混合物，A错误；石油产品中也含有烷烃，它们不能发生聚合反应，B错误；天然气的主要成分是甲烷，属于清洁能源，C正确；水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，是煤的气化产物，D错误。

3．请回答实验室分馏石油的有关问题：

(1)实验室分馏石油的正确操作顺序是E→______→______→A→______→ ______→G。

A．连接接液管

B．装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子

C．检查装置气密性

D．连接冷凝管及进出水管

E．在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网

F．固定好蒸馏烧瓶

G．加热

(2)石油分馏的装置如图所示，试指出有关仪器的名称：A________；B________。

(3)分馏石油得到的各个馏分都是________(填“混合物”或“纯净物”)。

解析：(1)按组装仪器的顺序从下到上，从左到右，连接好装置后，先检验装置气密性，再装入碎瓷片和石油并加热，即顺序为E→F→D→A→C→B→G。

(2)A为蒸馏烧瓶，B为(直形)冷凝管。

(3)分馏石油得到的各个馏分为烃类物质的混合物。

答案：(1)F　D　C　B　(2)蒸馏烧瓶　(直形)冷凝管

(3)混合物

[练后梳理]

1．煤的综合利用

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

(1)煤的干馏

①定义：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。

②煤的干馏

(2)煤的气化

将煤转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气，化学方程式为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。

(3)煤的液化

2.天然气的综合利用

(1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。

(2)天然气与水蒸气反应制取H2的原理：CH4＋H2O(g)CO＋3H2。

3．石油的综合利用

(1)石油的成分

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

(2)石油的加工

4．干馏、蒸馏、分馏的比较

1．(命题情境：金属的冶炼)我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜，孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是(　　)

A．焦炭还原法 B．湿法炼铜

C．铝热还原法 D．电解冶炼法

A　解析：火烧孔雀石和焦炭混合物发生的反应为Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑，2CuO＋C2Cu＋CO2↑，属于焦炭还原法。

2．(命题情境：卤水中物质的提取)在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用下面的工艺流程生产单质碘：

(1)步骤③加Fe粉的目的是_________________________________________。

(2)写出步骤④中反应的离子方程式__________________________________

____________________________________________________________________。

(3)上述生产流程中，可以循环利用的副产物是________________________

____________________。

(4)操作⑤的名称是______________________________________________，

选用的试剂是________________________________________________________。

解析：(1)富碘卤水中含有I－，加入硝酸银发生反应：Ag＋＋I－===AgI↓，过滤水洗后为AgI，加入Fe搅拌，可得Ag和FeI2。(2)FeI2具有还原性，与充足的氯气发生氧化还原反应生成I2和FeCl3，反应的化学方程式为2FeI2＋3Cl2===2I2＋2FeCl3。(3)由流程图可看出，副产物为Ag，由于加入的Fe过量，所以在甲中先加入稀硫酸除去Fe，再加入稀硝酸与Ag反应制得AgNO3溶液，所以Ag(或AgNO3)可循环利用。(4)从混合溶液中提取I2可用CCl4等萃取剂。

答案：(1)使碘化银转化成碘化亚铁(FeI2)和单质银(或将难电离的碘化银转化成可溶的碘化亚铁)

(2)2Fe2＋＋4I－＋3Cl2===2I2＋2Fe3＋＋6Cl－

(3)Ag(或AgNO3)　(4)萃取、分液　CCl4(或苯等)

3．(命题情境：海水资源的开发利用)海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景。回答下列问题：

(1)据媒体报道，挪威和荷兰正在开发一种新能源——盐能。当海水和淡水混合时，温度将升高 0.1 ℃，世界所有入海口的这种能源相当于电力需求的20%。海水和淡水混合时，温度升高最可能的原因是________(填标号)。

A．发生了盐分解反应  　　B．发生了水分解反应

C．由于浓度差产生放热  　　D．盐的溶解度增大

(2)蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法。你认为蒸馏法淡化海水最理想的能源是_________________________________________________________。

(3)从海水中可得到多种化工原料和产品，如图是综合利用海水资源的流程图。

①反应Ⅱ的离子方程式为__________________________________________。

②在母液苦卤中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量(g·L－1)，实验过程中应测定的数据有_______________

____________________________________________________________________。

解析：(1)海水与淡水混合时，不可能发生化学反应，故A、B两项错误；温度升高可以使盐的溶解度增大，而盐的溶解度增大不可能使温度升高，D项错误。(2)蒸馏法淡化海水最理想的能源是太阳能。(3)①根据题目中流程图知反应Ⅱ为SO2与Br2的反应，离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO；②用沉淀法测定镁元素的含量时，需要知道苦卤样品的体积及生成的 Mg(OH)2 的质量。

答案：(1)C　(2)太阳能　(3)①SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO　②苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量