开发利用金属矿物和海水资源

高中学化学教学案（必修2）学案主人主人班级学案序号：【探究课题】4-1 开发利用金属矿物和海水资源【教学内容】海水资源的开发利用（教材P90~92）【教学目标】1、了解海水淡化的方法及其意义。

2、认识海水的主要组成元素。

3、掌握从海水中提取溴、碘、镁的原理。

4、认同化学在海水综合利用中的重要价值。

【教学重点】从海水中提取溴、碘、镁的原理【温故知新】1、【新课导入】海洋约占地球表面积的71%，海洋是生命的摇篮，是一个"蓝色的宝库"。

海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源。

加强对海水（包括苦咸水）资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。

【知识清单】一、海水水资源的开发利用1、海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占全球总水量的97％。

海水资源的利用主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

2、海水淡化（1）途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

（2）方法：①蒸馏法——最先使用，技术成熟，但成本高。

②电渗析法——成本低，但未能大量生产。

③离子交换法——目前正迅速发展，但需要不断更新离子交换树脂。

（3）方向：海水淡化与化工生产相结合，与能源技术结合。

3、海水蒸馏（1）装置：a.蒸馏烧瓶；b.冷凝管；c.牛角管；d.锥形瓶。

（2）注意事项：①.烧瓶需垫石棉网进行加热。

②.烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的2/3，也不能少于烧瓶容量的1/3。

③.需向烧瓶中加沸石或碎瓷片，防暴沸。

④.冷凝水流向：下口进，上口出。

4、电渗析法利用离子交换膜进行海水淡化的方法。

离子交换膜分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，分别简称阴膜和阳膜。

阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过。

在外加电场的作用下，水溶液中的阴、阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。

5、离子交换法利用离子交换剂中的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力的不同来进行分离的一种方法。

第一节开发利用金属矿物和海水资源第1课时知识点一、金属的冶炼(1)热分解法对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,2HgO=2Hg+O2↑Ag2O=(2)热还原法在金属活动性顺序表中处于中间位置的金属，通常是用还原剂（C、CO、H2、活泼金属等）将金属从其化合物中还原出来，例如：Fe2O3+CO 高温WO3+H2高温（湿法炼铜）Fe+CuSO4= Fe2O3+Al高温【演示实验】课本P81实验4-1镁条的作用：氯酸钾的作用：现象：结论：化学方程式：铝热剂：应用：①焊接钢轨②冶炼高熔点金属(3)电解法活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,例如:NaCl（熔融）电解4NaOH（熔融）电解4Na+O2+2H2OMgCl2（熔融）电解Al2O3电解[思考] 工业上制备金属铝，采用电解熔融的Al2O3（加冰晶石时）而不电解熔融的AlCl3；工业上制备金属镁，则采用电解熔融的MgCl2，而不电解MgO的原因？[归纳小结]结论：金属活动顺序表中不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag例题：冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法，②水煤气（或H2或CO）法，③活泼金属置换法，④电解法。

四种方法在工业上均有应用。

古代有（Ⅰ）火烧孔雀石法炼铜，（Ⅱ）湿法炼铜，现代有（Ⅲ）铝热法炼铬，（Ⅳ）从光卤石（KCl•MgCl2•6H2O）中炼镁，对它们的冶炼方法分析不正确的是（）A．（Ⅰ）用①B．（Ⅱ）用②C．（Ⅲ）用③D．（Ⅳ）用④巩固练习1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的。

我国在世界上最先应用湿法冶金术冶炼的金属是（）A、FeB、CuC、AgD、Hg2．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 AlB、Na K Zn FeC、Zn Fe Cu AgD、Mg Al Zn Fe3．下列冶炼方法中，可将化合物中的金属元素还原为金属单质的是（）_____________ ________________ ________A、加热Al2O3B、加热CaCO3C、电解熔融NaClD、氯化钠与铝粉高温共热4．铝能用于冶炼难熔的金属（如：钒、铬、锰等），这是因为铝具有什么性质（）A、金属性和非金属性B、导电性C、熔点低D、还原性，在冶炼反应中放出大量热5．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+H2OC、Fe3O4+4CO 高温3Fe+4CO2D、2HgO高温2Hg+O2↑6．.石灰在工农业生产和建筑业上有着重要用途。

第一节开发利用金属矿物和海水资源(第二课时)【学习目标】掌握海水资源开发利用的方法【基础知识】１．海水资源的广阔性：海洋占地球表面积的，具有十分巨大的开发潜力．仅以海水资源为例，海水和海水具有非常广阔的前景．海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球总淡淡量的97%。

海水中除了水以外，还含有多种常量元素和微量元素。

２．海水资源的多样性：海水中含有丰富的水资源；另外，海水中溶解和悬浮有大量的____________和，ＨＯＣｌＮａＫＣａＳＣＦＢＢｒＳｒ等种元素超过总量的；微量元素计多种．虽然海水中的元素种类，总储量，但富集程度却．３．海水资源的利用（１）海水水资源的利用海水水资源的利用主要包括和等。

海水淡化的途经：从海水中提取或从海水中把都可以达到淡化海水的目的．海水淡化的方法：主要有、、等．其中的历史悠久，技术和工艺也比较完善，但。

因此，海水淡化同结合、同结合，成为海水综合利用的重要方向。

（２）海水化学资源的利用【科学探究】１、海水提溴实验方案：⑴用法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

⑵向酸化的海水中通入适量的，使溴离子转化为溴单质。

⑶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。

⑷向吸收塔内中溶液内通入适量的氯气。

⑸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＝；【科学探究】２、海带中碘元素的检验【自主探究】常用物质分离的方法有哪些(多多益善)?________________________________________________________________________【自我测试】1．海洋是非常巨大的资源宝库，以下有关海洋资源开发和利用的说法，不正确的有( )A．海洋约占地球表面积71％，水储量达1．3×109亿吨，故人类不存在缺水问题B．海水资源的利用包括水资源的利用和化学资源的利用，两者可以综合进行C．海水中除H2O外，还含有Cl、Na、K、Mg、Ca、S、F等多种元素的化学资源D．由于与岩石、大气和生物相互作用，海水中溶解和悬浮有大量无机物和有机物2．如果实行海水淡化来供应居民饮用水，下列方法中在原理上完全不可行的是A．加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化 ( )B．利用太阳能使海水升温，通过蒸馏而使其淡化C．将海水缓慢降温凝固以获得淡水D．将海水通过离子交换树脂以除去各种离子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。

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基础巩固1金属冶炼的实质是()A.金属元素失去电子B.金属元素获得电子C.金属元素被氧化了D.金属元素可能被氧化了,也可能被还原了,其化合价为正价,在冶炼过程中得电子被还原。

2铝用来焊接钢轨是利用()A.铝与氧气反应生成稳定的保护层B.铝是热的良导体C.铝是强还原剂,铝热反应放热D.铝合金强度大,铝热反应放出大量的热,可达到很高的温度,生成了Al2O3和液态铁,从而将钢轨焊接在一起。

3已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系,请你推测:下列事件发生在铁器时代之前的是()A.金属铝的冶炼B.青铜器时代C.金属钾的使用D.戴维发现金属钠,即金属越不活泼越易被还原成金属单质,被发现和使用的越早,比铁不活泼的金属在四个选项中只有Cu,故选B。

4下列金属冶炼的反应原理,错误的是()A.2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑B.MgO+H2Mg+H2OC.Fe3O4+4CO3Fe+4CO2D.2HgO2Hg+O2↑、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属不能用普通的还原剂把它们还原出来,一般采用的是电解熔融盐或氧化物的方法冶炼。

Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等金属可以用还原剂(如CO、H2、C)等高温还原的方法冶炼,必要时再用其他方法(比如铜的精炼)进一步精炼。

更不活泼的金属由于它们的化合物更不稳定,因此一般采用热分解法冶炼。

5下列说法正确的是()A.有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂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.回收旧金属不如冶炼矿石更经济解析铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,A项正确;电解NaCl溶液不能得到金属钠,金属钠应该用电解熔融NaCl的方法制取,B项错误;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来,C项错误;D项,回收金属有很好的经济效益和社会效益。

8.1.1 金属矿物、海水资源的开发利用【学科核心素养】1.理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养“证据推理与模型认知”能力。

2.了解海水的主要组成元素，了解海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养“宏观辨识与变化观念”。

3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，培养“科学探究”精神，增强社会责任感。

【知识讲解】一、金属矿物的开发利用1．金属元素在自然界中的存在形态：游离态和化合态2．金属冶炼的一般原理(1)基本原理：将金属元素从其化合物中还原出来。

(2)表示方法：M n ＋＋n e －===M 。

3．金属冶炼的一般方法(1)依据：金属活泼性不同，将其由化合态还原为游离态的难易程度不同。

(2)写出用下列方法冶炼金属的化学方程式①热分解法：加热分解HgO ：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑加热分解Ag 2O ：2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑②热还原法：H 2还原CuO ：CuO ＋H 2=====△Cu ＋H 2O高炉炼铁：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2铝热反应：2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3③电解法：冶炼钠：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑冶炼镁：MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑冶炼铝：2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑ ④其他方式：湿法炼铜：Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu火法炼铜：Cu 2S ＋O 2=====△2Cu ＋SO 24．合理开发和利用金属矿物资源(1)提高金属矿物的利用率。

(2)开发环保高效的金属冶炼方法。

(3)防止金属的腐蚀。

(4)加强废旧金属的回收和再利用。

(5)使用其他材料代替金属材料。

二、海水资源的开发利用1．海水水资源的开发利用(1)海洋约占地球表面积的71%，海水中水的储量约占地球总水量的97%，约1.3×1018 t。

学问点：高考化学之化学及自然资源的开发利用要点汇总！化学及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一、金属矿物的开发利用1、金属的存在：除了金、铂等少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界。

2、金属冶炼的涵义：简洁地说，金属的冶炼就是把金属从矿石中提炼出来。

金属冶炼的本质是把金属元素从化合态复原为游离态，即3、金属冶炼的一般步骤：〔1〕矿石的富集：除去杂质，进步矿石中有用成分的含量。

〔2〕冶炼：利用氧化复原反响原理，在肯定条件下，用复原剂把金属从其矿石中复原出来，得到金属单质〔粗〕。

〔3〕精炼：采纳肯定的方法，提炼纯金属。

4、金属冶炼的方法〔1〕电解法：适用于一些特别活泼的金属。

〔2〕热复原法：适用于较活泼金属。

常用的复原剂：焦炭、CO、H2等。

一些活泼的金属也可作复原剂，如Al，〔3〕热分解法：适用于一些不活泼的金属。

5、〔1〕回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，削减环境污染。

〔2〕废旧金属的最好处理方法是回收利用。

〔3〕回收金属的实例：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院X光室回收的定影液中，可以提取金属银。

二、海水资源的开发利用1、海水是一个远未开发的宏大化学资源宝库。

海水中含有80多种元素，其中Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 11种元素的含量较高，其余为微量元素。

常从海水中提取食盐，并在传统海水制盐工业根底上制取镁、钾、溴及其化合物。

2、海水淡化的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。

其中蒸馏法的历史最久，蒸馏法的原理是把水加热到水的沸点，液态水变为水蒸气及海水中的盐别离，水蒸气冷凝得淡水。

3、海水提溴有关反响方程式：①2NaBr＋Cl2＝Br2＋2NaCl②Br2＋SO2＋2H2O＝2HBr＋H2SO4③2HBr＋Cl2＝2HCl＋Br24、海带提碘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。

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）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。

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。

一.金属矿物的开发和利用1.金属元素在自然界存在的形态：（1）游离态：极少数的不活泼金属（金、铂等）以游离态存在（单质的形式）（2）化合态：绝大多数金属在自然界中是以化合态（化合物的形式）存在，如铝以铝土矿形式存在，铁以铁矿石形式存在。