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2.4-1 开发利用金属矿物的海水资源

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1 开发利用金属矿物和海水资源 教学目标： 1．帮助学生认识和体会化学在金属资源开发和利用中的意义和作用； 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．了解金属冶炼的方法。 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： 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。

学习要点分析 知识点1、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 （1）目标：①满足人类的需要； ②强调人类的行为受到自然界的制约； ③强调人与人之间、人类与其他生物种群之间、不同国家和地区之间的公平。

知识点2、金属矿物的开发利用 1．金属在自然界中的存在形式 （1）只有 等极少数金属以 的形式存在。 （2）决大多数金属都以 的形式存在。 2．金属矿物的提炼步骤 第一步：矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量； 第二步是冶炼，将化合态的金属矿物转化为金属单质； 第三步是精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。 3．金属的冶炼原理和方法

原理：用还原的方法，把化合态的金属还原成游离态的金属。MneMn 方法：（1）热分解法：适于 等不活泼金属的冶炼。 如：2HgO2Hg+O2↑ 2Ag2O4Ag+O2↑ 2

（2）热还原法：适于金属活动顺序中铝以后汞以前的金属的冶炼，也适用于大多数 金属的冶练。

如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2CuO+C2Cu+CO2↑ WO3+3H2W+3H2O 常用的还原剂：焦炭、CO、H2等。一些活泼的金属也可作还原剂，如Al， 如：Fe2O3＋2Al 高温 2Fe＋Al2O3（铝热反应） Cr2O3＋2Al 高温 2Cr＋Al2O3（铝热反应） 铝热反应：（课本P81实验4-1） 概念：铝和金属氧化物在高温下发生剧烈反应生成另一种金属并放出大量热的化学反应。 原理：铝作还原剂，金属氧化物作氧化剂，用铝将金属氧化物中的金属还原出来。 铝热剂：铝粉与某些金属氧化物（如Fe2O3 、V2O5 、Cr2O3 等）组成的混合物。 特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。 现象： 。 注意事项：①实验时要注意安全，反应装置应远离易燃物；②铝粉要细，要没有被氧化，最好用铝银粉（商业名称）；(3)氧化铁粉末要干燥；（4）预先擦去镁带的氧化膜，长度约需10 cm（过短热量不够，影响实验效果。） 结论： 。 应用：①焊接钢轨 ②冶炼高熔点的相对较不活泼的金属，如V、 Cr、 Mn等。 （3）电解法：适于金属活动顺序中铝及铝以前的金属的冶炼。

（4）其他方法：

火法炼铜：铜可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来。 Cu2S + O2 2Cu + SO2 湿法炼铜：Fe+CuSO4 。 总结：金属活动性序表中，位置越靠后，越容易被还原，用一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。 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 强 弱 金属离子得电子能力 弱 强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或 特殊措施 强大电流 提供电子 H2、CO、C、 Al等加热 加热 物理方法或 化学方法 3

4、有效利用金属资源的途径 （1）提高金属矿物的 。 （2）减少金属的 。 （3）加强金属资源的 。（4）使用 代替金属材料。 5、(1)回收金属的意义：节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。 (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。

【典例分析】 【例1】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① B．（Ⅱ）用② C．（Ⅲ）用③ D．（Ⅳ）用④

【课堂训练】 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、Fe B、Cu C、Ag D、Hg 2．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 3．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Al2O3 B、加热CaCO3 C、电解熔融NaCl D、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+H2O C、Fe3O4+4CO 高温 3Fe+4CO2 D、2HgO 高温 2Hg+O2↑

知识点3、海水资源的开发和利用 （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。 4

（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

（二）、海水化学资源的开发利用 1．海水资源——海水是一个远未开发的巨大化学资源宝库，海水中含有80多种元素。 海水中的元素可分为以下几种

2．海水资源的开发利用 （1）复习初中海水制盐方法 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： 第一：氯碱工业 制氢氧化钠、氯气、氢气、盐酸等。第二：制钠和氯气。第三：制漂白粉。第四：制纯碱。 (2)从海水中获取铀和重水作为核能开发的重要原料 (3)从海水中获取其他物质和能量 (4)海洋资源的综合利用

3．从海水中提取物质的方法 海水中含有的各种元素的特点：种类多，总储量大，富集程度低。因此，从海水中提取物质需要解决物质的富集的问题。例如： （1）从海水中提取溴的主要工艺流程 ①用 法将海水浓缩。用硫酸将浓缩的海水酸化。 ②向酸化的海水中通入适量的 ，使溴离子转化为溴单质。 ③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸汽，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的。 ④向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气。 ⑤用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的 单质。 有关方程：Cl2 + 2Br- = （氧化） Br2 + SO2 + H2O = （富集） Cl2 + 2Br- = （提取） （2）进行从海带中提取碘实验的反应原理及应注意的问题

海水中的元素 H、O——H2O 常见元素：Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、Sr 微量元素 5

①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。 如用H2O2做氧化剂，反应的离子方程式是：2I-+H2O2+2H+= 提取流程

②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。 ③证明海带中含有碘，实验方法： a．用剪刀剪碎海带，用酒精湿润，放入坩锅中。 b．灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却。 c．将海带灰移到小烧杯中，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤。 d．在滤液中滴加稀H2SO4及H2O2然后加入几滴淀粉溶液。 证明含碘的现象：滴入淀粉溶液，溶液变蓝色。2I－＋H2O2＋2H＋＝I2＋2H2O 思考：海水提溴只要原理符合即可；I-检验，很多氧化剂都可以氧化I-，用H2O2有什么好处？ （3）海水提镁：

主要反应原理：CaCO3

CaO + H2O = Ca(OH)2 + MgCl2 = Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2

【课堂训练】 1、水是非常重要的资源，下列关于水的说法错误的是（ ） 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 ★2、为了证明氯酸钾晶体中含氯元素，选用给出的试剂和操作，其操作顺序正确的是 （ ） ①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀HNO3 ⑥与浓盐酸反应 ⑦加NaOH溶液加热 ⑧用淀粉碘化钾 A、⑥⑦①⑤ B、⑥⑧ C、④②③①⑤ D、②①⑤ 3、由于“智力工程”的推进，“碘盐”已经开始进入千家万户。关于“碘盐”的叙述中正确的是（ ） A、“碘盐”宜密封保存 B、“碘盐”就是“I2+NaCl” C、“碘盐”就是NaI D、使用“碘盐”时以高温煎炒 4、医生建议因缺少某种元素而患甲状腺肿大的病人多食海带，这是由于海带含有较丰富的（ ） A、碘元素 B、铁元素 C、钾元素 D、锌元素

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

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金属矿物的开发利用(答案)

金属矿物的开发利用(答案)

§ 4.1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一、选择题：1.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。

选用不同方法冶炼不同金属的主要依据是 A ．金属在自然界中的存在形式 B ．金属元素在地壳中的含量 C ．金属阳离子得电子的能力 D ．金属熔点的高低2.从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而后是铁器时代，铝的利用是200来年的事。

下列跟这个先后顺序有关的是①地壳中的金属元素的含量，②金属活动性顺序，③金属的导电性，④金属冶炼的难易程度，⑤金属的延展性 A ．①③ B ．②⑤ C ．③⑤ D ．②④ 3.下列金属冶炼的反应原理，不正确的是4．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Al 2O 3 B 、加热CaCO 3 C 、电解熔融NaCl D 、氯化钠与铝粉高温共热 5.由黄铁矿炼铜的过程中发生了反应：Cu 2S+2CuO 4Cu+SO 2↑。

下列叙述正确的是 A ．该反应从氧化还原反应的电子转移角度看， 与SO 2+2H 2S=3S+2H 2O 是同一类型 B ．该反应从氧化还原的电子转移角度看， 与6NO 2+8NH 3=7N 2+12H 2O 是一种类型 C ．该反应中，氧元素氧化了硫元素A ．2NaCl(熔融)2Na ＋Cl 2↑B ．MgO ＋H 2Mg ＋H 2OC ．Fe 2O 3＋3CO2Fe ＋3CO 2D ．2Ag 2O4Ag ＋O 2↑D．该反应中，Cu2S既是还原剂又是氧化剂6.实验室将9g铝粉跟一定量金属氧化物粉末混合形成．发生铝热反应之后，所得固体中含金属单质18g，则该氧化物粉末可能是①Fe2O3和MnO2②MnO2和V2O5③Cr2O3和V2O5④Fe3O4和FeO．A. ①②B. ②③C. ③④D. ①④二、非选择题：7.已知有关物质的熔、沸点数据如下表：MgO Al2O3MgCl2AlCl3熔点/℃ 2 852 2 072 714 190(2.5×105 Pa)沸点/℃ 3 600 2 982 1 412 182.7请参考上述数据回答下列问题：工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3和冰晶石熔融混合物的方法生产铝。

【人教版】高中化学必修2 检测试题：第四章 第一节 第1课时(含答案)

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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一、金属在自然界中的存在形式1．金、铂等极少数金属以________形式存在。

2．绝大多数金属以________形式存在。

在金属化合物中，金属元素都显______。

二、金属的冶炼方法1．热分解法适用于________金属的冶炼。

(1)加热分解HgO：________________________________________________________________________。

(2)加热分解Ag2O：________________________________________________________________________。

2．电解法适用于______金属的冶炼。

(1)冶炼金属钠：________________________________________________________________________。

(2)冶炼金属镁：________________________________________________________________________。

(3)冶炼金属铝：________________________________________________________________________。

3．高温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__________、__________、________ 等。

(1)高炉炼铁：________________________________________________________________________。

(2)铝热反应炼铁：________________________________________________________________________。

全学科电子课本演示 V1.0《第一节 开发利用金属矿物和海水资源》教案2

全学科电子课本演示 V1.0《第一节 开发利用金属矿物和海水资源》教案2

《第一节开发利用金属矿物和海水资源》教案目的要求：1、掌握金属矿物的冶炼原理、步骤、方法。

2、了解金属元素在自然界中存在形态及与化学性质的关系3、了解海水中水资源和化学资源的开发利用。

重点：金属矿物的冶炼原理、步骤、方法，海水化学资源的开发利用。

难点：金属矿物的冶炼原理、步骤、方法，海水化学资源的开发利用。

教学过程：【复习讨论1】从古至今，人类先后冶炼利用了哪些金属。

（铜铁铝钛）【复习讨论2】金属元素在自然界中以哪些形态存在？与其化学性质有何关系？【板书】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. 金属元素在自然界中的存在形态化合态：化学性质活泼的金属。

游离态：化学性质不活泼的金属。

故除Pt和Au以外的金属元素均以化合态形式存在，且金属都呈正价。

2.金属的冶炼⑴原理：依据氧化还原反应原理，将矿石中的金属阳离子用还原剂还原成金属单质。

M n+ + ne- ==M⑵步骤：①矿石的富集：除杂，提高矿石中有用成分的含量。

②冶炼：利用氧化还原反应，将矿石中的金属阳离子用还原剂还原成金属单质。

③精炼：提纯金属。

⑶方法：①热分解法：（Hg 、Ag）2HgO △2Hg + O2↑2AgO△2Ag + O2↑②热还原法：（Zn---Cu）还原剂一般选择：C、CO 、AI 、H2等高炉炼铁：Fe2O3 +3CO △2制还原铁粉：Fe2O3+3H2＝2Fe+3H2O铝热反应：Fe2O3 +2Al 高温Al2O3+2Fe（液）在高温下铝将金属氧化物中化合态金属（Fe2O3、Fe3O4、MnO2、V2O5、Cr2O3）还原为金属单质。

铝热剂：铝粉和金属氧化物的混合物。

实验现象（1）镁条剧烈燃烧，放出大量的热使铝热剂发生反应。

（2）发出耀眼的光。

（3）产生大量的烟。

（4）纸漏斗下部被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上。

冷却观察为铁珠。

铝热反应的用途：焊接铁轨；炼制钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）等金属。

第四章《化学与可持续发展》教学设计

第四章《化学与可持续发展》教学设计

第四章《化学与可持续发展》教学设计 一 、本单元设计： 本单元教学的主要目标是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，揭示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。教材从金属矿物以及海水资源的开发利用两个专题，阐明化学在自然资源的合理开发和综合利用上的作用，首先是因为在当今全球资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下，金属矿物和海水资源同人类的生活有着日益紧密的联系，同时学生在前面的学习中已经了解钠、铝、铁、铜等金属以及氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，并且对金属冶炼及海水资源也有一定的了解，这些都为学习创造了条件。接着从资源利用和环境保护这一视角，进一步阐明化学和人类可持续发展的关系，两节内容相辅相成。纵观历史，从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到，其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的，人类要实现可持续发展，就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源，还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。

二 、本单元在教材中所处的地位及作用 1 功能和地位 化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时,应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。这是贯穿本章始终的核心观念。本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来升学和就业方向都可能会产生一定的影响。

三、本章课时安排及教学重难点 本节教学重点：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。煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用；通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念 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。石油裂化的原理。