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第1节开发利用金属矿物和海水资源一、教材分析《开发利用金属矿物和构》是人教版高中化学必修二第四章第1节的教学内容，主要帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，解释化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。
因此，教学要围绕这一教学目标展开。
本节教学重点：解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
本节教学难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
二、教学目标1．知识目标：(1)说出金属冶炼的一般原理及冶炼的一般方法(2)说出海水资源综合利用对人类社会发展的重要意义2．能力目标：(1)通过铝热反应及海水的实验，学会金属冶炼的原理及简单了解元素分析的方法(2)通过小组间的交流与合作，提高学生的语言表达能力及思维的严密性。
3．情感、态度和价值观目标：(1)通过了解金属回收的意义，培养学生的资源环保意识(2)通过联系知识与生产实践的关系，激发学生对化学学科的兴趣热爱三、教学重点难点重点：了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
难点：学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
四、学情分析学生已有的知识和实验水平有差距。
有些学生化学实验基础都不好，所以讲解时需要详细。
对于研磨和过滤等操作学生有一定的基础，但铝热实验是首次接触，需要教师指导并严格注意实验安全。
五、教学方法1．实验法：铝热反应，海带中提取碘2．学案导学：见后面的学案。
3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1．学生的学习准备：预习导学案，完成课前预习学案离。
2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。
3．教学环境的设计和布置：六人一组，实验室内教学。
课前打开实验室门窗通风，课前准备好绿实验用具七、课时安排：1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
第四章 化学与自然资源的开发利用[课程标准]1．以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。
认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。
2．以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义。
3．能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。
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[学习目标]1．了解金属在自然界中的存在形式。
2.掌握金属的冶炼方法。
3.掌握铝热反应原理及实验。
4.了解金属回收和资源保护的意义。
5.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。
知识点一 金属的冶炼►自主探究自主学习 探究归纳阅读教材P 88～P 90，思考并填空一、金属在自然界中的存在形态二、金属的冶炼1．热分解法适用于不活泼金属的冶炼。
请写出下列反应的化学方程式。
(1)加热分解HgO ：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑。
(2)加热分解Ag 2O ：2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑。
2．电解法适用于非常活泼金属的冶炼。
请写出下列反应的化学方程式。
(1)冶炼金属钠，电解熔融NaCl ：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑。
(2)冶炼金属镁，电解熔融MgCl 2：MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑。
(3)冶炼金属铝，电解熔融Al 2O 3：2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑。
3．热还原法适用于大多数中等活泼金属的冶炼，常用的还原剂有C 、H 2、CO 等。
请写出下列冶炼金属反应的化学方程式。
(1)高炉炼铁：3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2。
(2)铝热反应炼铁：2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3。
(3)用氢气还原氧化铜：H 2＋CuO=====△Cu ＋H 2O 。
4．其他方法(1)火法炼铜：Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2。
第一章开发利用金属矿物和海水资源（第1课时）知识与技能1、帮助学生认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。
常识性介绍金属回收和资源保护的意义2、揭示化学与可持续发展的重要关系。
3、树立资源保护意识及合理开发意识。
4、初步培养自主查阅资料的能力5、使学生初步掌握化学实验基本操作、基本技能。
过程与方法1、自主学习，培养学生自学能力。
2、活动动探究，通过了解金属资源的开发；金属冶炼；人类冶炼和使用金属的历史；金属资源的回收和再利用；海洋资源的类型；海水资源的开发及利用现状，培养学生归纳能力、比较能力。
情感态度与价值观3、帮助学生树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识。
4、通过金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，使学生热爱自然，热爱化学。
教学重点了解化学方法在金属矿物开发（主要是金属冶炼）及海水资源开发中的作用。
教学难点学生在掌握金属冶炼的一般原理基础上，了解适用于不同金属的冶炼方法。
教具准备多媒体、投影仪、砂纸、铁架台（带铁圈）、蒸发皿、滤纸、火柴、沙子、铝粉或铝银粉（商业名称）、镁带、氯酸钾、氧化铁粉末、小木条电教器材：视频展示台（包括录象），实物投影仪挂图、标本等课时安排2课时（第1课时）教学过程【导入】人们通常将化学物质进行分类，在原子、分子乃至超分子等不同的结构层次上研究物质及其发生化学变化的规律，认识物质在变化过程中表现出的性质。
所有这些都是人类利用自然资源、丰富物质世界的重要科学依据。
本节课我们主要以金属矿物和海水资源的充分利用为例，认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。
※超分子：通常是指由两种或两种以上的分子依靠分子间作用力结合在一起的具有一定结构和功能的聚集体。
【资料卡片】自然资源与可持续发展1. 自然资源：指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。
2. 可持续发展：包括经济的可持续发展，社会的可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展和全球可持续发展。
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基础巩固1、下列金属中，既可用热分解法又可用电解法制备的是（）A．Fe B．Cu C．Al D．Ag2、在冶金工业上，均不能用通常化学还原剂制得的金属组是（）A．Na、Ba、Mg、Al B．Na、K、Zn、FeC．Zn、Fe、Cu、Ag D．Mg、Al、Zn、Fe3、用铅热法还原下列化合物，制取1ml金属，消耗铅最少的是（）A．MnO2B．W O2C．CO3O4D．Cr2O34、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（）A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极及金属铜5、热还原法冶炼金属的反应一定是（）A．氧化还原反应B．置换反应C．分解反应D．复分解反应6、下列说法正确的是（）A．有些活泼金属如铝可作还原法的还原剂B．用电解NaCl溶液的方法来冶炼金属钠C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D．回收废旧金属，可以重新制成金属或它们的化合物7、用3.2g氧化铁完全还原,事先应准备的CO在标准状况下的体积为( )A．1344mL B．672 mL C．大于1344 mL D．小于672 mL8、下列化工厂：①炼铁、炼铜；②生产硫酸；③石油化工；④加工煤炭。
如不加防护，可能导致大气污染的是（）A．②B．②③C．③④D．①②③④9．自然界中的多数金属以＿＿＿态存在，少数不活泼金属能以＿＿＿＿态存在．在金属活动性顺序中，钾、钠、铝等金属一般常用＿＿＿＿法提炼；位于氢以后的金属可用＿＿＿法提炼；位于氢中部的金属一般可用＿＿＿＿法提炼．金属冶炼的主要化学反应原理是＿＿＿对于废旧金属的最好处理方法是＿＿＿＿．10．世博园地区改造规划的实施将提升上海的环境质量。
位于规划区的一座大型钢铁厂搬迁后，附近居民将不再受到该厂产生的棕红色烟雾的困扰。
第2课时海水资源的开发利用(时间:40分钟)基础过关1.(2016·吉林期末)以海水为原料,不需经过化学变化就能获得的产品是( A )A.NaClB.NaOHC.MgD.Br2解析:海水中氯化钠含量比较高,把海水在太阳下暴晒,蒸发水分后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,A正确;要得到烧碱,需电解饱和食盐水是化学变化,B错误;海水中镁以离子形式存在,要得到镁,需要首先从海水中获得氯化镁固体,然后再去电解熔融状态的氯化镁,是化学变化,C错误;从海水中获得单质溴,通过氯气将溴离子氧化为溴单质,是化学变化,D错误。
2.下列说法正确的是( C )A.海水中提取镁的过程不涉及氧化还原反应B.海水晒盐的过程发生复分解反应C.从海水中提取铀等微量元素是海水资源综合利用研究方向之一D.将明矾加入海水中静置过滤是海水淡化的方法之一解析:镁是活泼的金属,海水中提取镁的过程涉及氧化还原反应,A错误;海水晒盐是物理变化,不能发生复分解反应,B错误;从海水中提取铀等微量元素是海水资源综合利用研究方向之一,C正确;明矾可以净水,但不能淡化海水,D错误。
3.海水淡化可采用膜分离技术,如图所示,对淡化膜右侧的海水加压,水分子可以透过淡化膜进入左侧淡水池,而海水中的各种离子不能通过淡化膜。
下列对加压后右侧海水成分变化的分析正确的是( C )A.溶质质量增加B.溶液质量不变C.溶剂质量减少D.溶质质量分数不变解析:右侧海水中水分子能通过淡化膜进入左侧淡水池,而各种离子不能通过淡化膜,故溶质质量不变,溶剂质量减少,溶质质量分数增大。
4.海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一。
从海水中提取镁,可按照如下步骤进行:①把贝壳制成石灰乳;②在引入的海水中加入石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物;③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤、干燥产物;④将所得的产物熔融后电解。
关于提取镁,下列说法不正确的是( D )A.此法的优点之一是原料来源丰富B.进行①②③步操作的目的是从海水中提取氯化镁C.第④步电解时会产生氯气D.以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应、置换反应和复分解反应解析:海水和贝壳都易于得到,而且十分丰富,所以此法的优点之一是原料来源丰富,故A正确;海水中含有氯化镁,但浓度低且含有其他杂质,不能直接蒸发结晶,故B正确;贝壳的主要成分是碳酸钙,碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳,发生的是分解反应;电解氯化镁时产生氯气和镁,属于分解反应;生石灰和水反应是化合反应,氢氧化钙与氯化镁反应、氢氧化镁与盐酸反应都属于复分解反应,所以提取镁的过程中没有涉及的反应类型是置换反应,故C 正确,D错误。
5.目前海水提溴的最主要方法之一是空气吹出法,其流程图如下:下列推断不合理的是( C )A.热空气能吹出溴是利用溴易挥发的性质B.SO 2吸收溴的反应方程式为SO2+2H2O+Br2H2SO4+2HBrC.流程中循环利用的物质有SO2、Cl2等D.没有采用直接蒸馏含溴海水得到单质主要是为了节能解析:溴易挥发,所以用热空气将溴吹出,A正确;SO2与溴水反应生成硫酸和氢溴酸,B正确;流程中SO2被氧化为H2SO4,Cl2被还原生成Cl-,则SO2、Cl2不可能被循环使用,C错误;“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比效率更高,消耗能源少,成本低,D正确。
6.(2017·辽宁大连模拟)溴、碘主要存在于海水中,海水中的碘富集在海带中。
我国海带产量居世界第一,除供食用外,大量用于制碘。
提取碘的途径如图所示:干海带海带灰水溶液碘单质下列有关叙述正确的是( B )A.碘元素在海水中以游离态存在B.在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2C.操作A是结晶或重结晶D.B是提纯操作,常用过滤和蒸馏解析:海水中碘元素以I-形式存在,A错误;操作A是萃取,C错误;操作B是分液,D错误。
7.(2017·黑龙江大庆模拟)南海是一个巨大的资源宝库,海水开发利用的部分过程如图所示。
下列有关说法正确的是( D )A.第①步中除去粗盐中的S、Ca2+、Mg2+等杂质,加入药品的顺序为:Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、过滤后加盐酸B.第③步的关键要低温小火烘干C.第②步加入的是氯碱工业的产品NaOHD.第④步到第⑥步的目的是富集溴元素解析:除去粗盐中S、Ca2+、Mg2+时,应先加入BaCl2溶液,再加入Na2CO3溶液,因为Ba2+有毒,应除去过量的Ba2+,A错误;由MgCl2·6H2O得到无水MgCl2,应在HCl气流中加热,得到无水MgCl2,B错误;第②步应加入石灰乳,若使用NaOH,会使制镁的成本高,C错误。
8.海洋约占地球表面积的71%,对其进行开发利用的部分流程如图所示。
下列说法错误的是( C )A.试剂1可以选用石灰乳B.从苦卤中提取Br 2的反应的离子方程式为2Br-+Cl22Cl-+Br2C.工业上,电解熔融MgO冶炼金属镁可减小能耗D.可用BaCl2溶液除去粗盐中的S解析:石灰乳能与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀,故A正确;氯气能将溴离子氧化为溴单质,从苦卤中提取Br 2的反应的离子方程式为2Br-+Cl22Cl-+Br2,故B正确;氧化镁熔点很高,氯化镁熔点比氧化镁低,电解氧化镁冶炼镁增加成本,所以工业上采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁,故C错误;氯化钡和硫酸根离子反应生成难溶性的硫酸钡,且氯离子不是杂质离子,故D正确。
9.(2017·江苏南京模拟)从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如下,下列关于海水制碘的说法中,不正确的是( A )A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌B.在含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色D.在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”解析:灼烧干海带应在坩埚中进行,而不应在蒸发皿中灼烧海带。
10.海水提镁的主要流程如下:下列说法正确的是( D )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)2⑤电解熔融MgCl2比电解熔融的MgO制金属镁更节约能量A.①②③④⑤B.仅②③C.仅④⑤D.仅①④⑤解析:将Mg(OH)2转化为MgCl2,用盐酸,故①正确;分析流程中,电解无水氯化镁生成镁和氯气的反应是氧化还原反应,流程中的反应不全部都是非氧化还原反应,故②错误;操作b是浓缩蒸发、冷却结晶、过滤洗涤得到氯化镁晶体的过程,故③错误;用海水晒盐后的饱和溶液中主要是氯化镁,加石灰乳可以制Mg(OH)2,故④正确;氧化镁熔点高,熔融消耗能量高、效益低,电解熔融MgCl2比电解熔融MgO制金属镁更节约能量,故⑤正确。
能力提升11.以CaCO3、海水等为原料,可以制备一系列物质,如图所示。
下列说法正确的是( C )A.Cl2、漂白粉和SO2均可以漂白有色物质,且漂白的原理相同B.氯碱工业就是指工业上电解饱和食盐水的方法制取NaOH、Cl2、H2的过程C.工段④必须在干燥的HCl气流中加热才能制取无水MgCl2D.工段②中溴元素被氧化解析:Cl2、漂白粉的漂白原理是应用HClO的强氧化性,属于氧化漂白,不可逆,SO2的漂白原理是SO2与有色物质发生化合反应,过程可逆,故A错误;电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品的工业,称为氯碱工业,故B错误;工段②的反应中,溴元素化合价降低被还原,故D错误。
12.(2017·福建宁德质检)从海带中提取碘的实验过程涉及下列操作,其中正确的是( D )解析:灼烧海带应用坩埚,A错误;过滤时应用玻璃棒引流,B错误;苯的密度比水的小,萃取了单质碘的苯在上层,应从分液漏斗的上口倒出,C错误。
13.(2017·福建泉州五校联考)海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如下:(1)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中产品有(填化学式)。
(2)某化学小组的同学为了了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料:Br2的沸点为59 ℃,微溶于水,有毒性和强腐蚀性。
他们参观生产过程后,设计了如图所示实验装置:①图中仪器B的名称是,冷却水的出口为(填“甲”或“乙”)。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是。
③C中液体的颜色为。
④D装置的作用是。
解析:(1)电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,故产品有NaOH、H2和Cl2。
(2)①仪器B为冷凝管,冷却水流动的方向与气体流向相反,可提高气体的冷却程度,因此进水口为乙,出水口为甲。
②橡胶塞和橡胶管都含有不饱和碳碳双键,和溴发生加成反应,即溴能腐蚀橡胶。
答案:(1)H2、NaOH和Cl2(2)①冷凝管甲②Br2能腐蚀橡胶③深红棕色或红棕色④吸收尾气14.福建有广阔的海岸线,建设海峡两岸经济区,海水的综合利用大有可为。
海水中溴含量约为65m g·L-1,从海水中提取溴的工艺流程如下:(1)以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴,步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴,其目的是。
(2)步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2,利用了溴的。
A.氧化性B.还原性C.挥发性D.腐蚀性(3)步骤Ⅱ中涉及的离子反应如下,请在下面方框内填入适当的化学计量数:(4)上述流程中吹出的溴蒸气,也可先用二氧化硫水溶液吸收,再用氯气氧化后蒸馏。
写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式: 。
(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法,下列可以用作溴的萃取剂的是。
A.乙醇B.四氯化碳C.烧碱溶液D.苯解析:(1)由于海水中Br-的含量低,步骤Ⅰ中获得游离态的溴后,步骤Ⅱ中又将其转化为化合态的溴,其目的是富集溴元素。
(2)步骤Ⅱ中用热空气吹出Br2,主要是利用了溴的挥发性。
(3)利用得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒配平该离子方程式。
(4)溴与SO2的水溶液反应的化学方程式为SO 2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr。
(5)乙醇能与水互溶,不能用作萃取剂;NaOH能与Br2反应,故也不能选用烧碱溶液作萃取剂。
答案:(1)富集(或浓缩)溴元素(2)C(3)3 3 1 5 3(4)SO 2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4(5)BD。
