高考化学一轮复习 专题5_1 开发利用金属矿物和海水资源(金属综合)(讲)(含解析)1

专题5.1 开发利用金属矿物和海水资源（金属综合）1、了解金属冶炼的基本方法，能够选择合理的方法冶炼金属。

2、掌握海水资源的综合开发与利用。

能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。

了解氯碱工业。

3、了解合金的概念及其重要应用。

一、合金的概念及其重要应用1．熟记金属活动性顺序2、合金（1）概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

（2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

3、常见金属材料金属材料—⎣⎢⎡黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金（1）重要的黑色金属材料——钢 钢是用量最大、用途最广的合金。

钢⎩⎨⎧碳素钢⎩⎪⎨⎪⎧低碳钢：韧性、焊接性好，强度低中碳钢：强度高，韧性及加工性好高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢（2）几种有色金属材料⎩⎪⎨⎪⎧铝及铝合金⎩⎨⎧铝⎩⎨⎧性能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金⎩⎨⎧性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等铜及铜合金⎩⎪⎨⎪⎧铜⎩⎨⎧性能：良好的导电性和导热性用途：主要用于电器和电子工业、建筑业铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的还有黄铜和白铜【典型例题1】【江西余江一中2016届第二次月考】新型镁铝合金(Mg 17Al 12)有储氢性能，它一定条件下完全吸氢的反应为：Mg 17Al 12＋17H 2＝17MgH 2＋12Al ，得到的混合物Y （17MgH 2＋12Al ）能与酸反应释放出大量氢气。

下列说法正确的是 （ ） A ．该合金应在氮气保护下，将一定比例的Mg 、Al 单质熔炼而成 B ．该合金中含有离子键，铝元素呈正价C ．1mol Mg 17Al 12完全吸氢后得到的Y 与盐酸完全反应放出H 2在标准状况下的体积为1164.8LD ． 合金的熔点高于金属镁、金属铝的熔点 【答案】C考点：金属的性质，合金的定义和性质【点评】掌握合金的特性和常用合金的性质与用途，能够根据性质判断和分析合金的用途，掌握材料的分类，能够根据实际需要选择恰当的金属材料。

【迁移训练1】【河北衡水中学2016届第二次月考】合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

分析下 表数据，不能形成合金的是 （ ）A ．Cu 和AlB ．Fe 和NaC ．Fe 和CuD ．Al 和Na 【答案】B考点：考查合金的形成。

二、金属矿物的开发和利用 1、金属在自然界中存在的形态除了Au 、Pt 等极少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。

在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。

2、金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：M n ＋＋n e －=M 。

3、金属冶炼的一般步骤4、金属冶炼方法金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系（1）热分解法例如：2HgO=====△2Hg ＋O 2↑，2Ag 2O=====△4Ag ＋O 2↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子难失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。

（2）热还原法冶炼金属①焦炭还原法。

例如：C 还原ZnO 、CuO ，。

②一氧化碳还原法。

例如：CO 还原Fe 2O 3、CuO 。

③氢气还原法。

例如：H 2还原WO 3、Fe 3O 4，其化学方程式依次为 3H 2＋WO 3=====△W ＋3H 2O,4H 2＋Fe 3O 4=====△3Fe ＋4H 2O 。

（3）电解法冶炼金属例如：Al 2O 3、MgCl 2、NaCl 的电解反应。

5、铝热反应 （1）本质利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来： 2m Al ＋3M n O m =====高温m Al 2O 3＋3n M （2）实验(以Al 和Fe 2O 3的反应为例) ①实验过程A 、把两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状，套在一起使四周都有四层。

把内层滤纸取出，在其底部剪一个孔，用水润湿，再套回架在铁圈上的玻璃漏斗上(如图所示)，下面放置一盛沙子的蒸发皿。

B 、把5 g 干燥的氧化铁粉末和2 g 铝粉混合均匀，放在纸漏斗上，上面加少量氯酸钾固体并在混合物中间插一根镁条。

C 、用燃着的小木条点燃镁条，观察发生的现象。

②实验现象：当外露部分镁条刚刚燃毕时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的烟。

纸漏斗被烧破，有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。

③实验结论：在高温下，铝与氧化铁反应，放出大量的热，化学方程式：Fe 2O 3＋2Al=====高温2Fe ＋Al 2O 3。

（3）反应特点在高温下进行，反应迅速，放出大量的热。

新生成的金属单质呈液态且易与Al 2O 3分离。

（4）应用①在生产上，可用于焊接钢轨等。

②在冶金工业上用于冶炼难熔金属。

（5）铝热剂①在铝热反应中，反应混合物(铝、金属氧化物)称为铝热剂。

②能与Al 组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe 2O 3、Fe 3O 4、Cr 2O 3、MnO 2、V 2O 5等。

【典型例题2】【湖南常德一中2016届高三上学期第三次月考】下列说法错误的是 （ ）①加热HgO 制取Hg ②将钠加入氯化铜溶液中制取铜③电解熔融氯化铝制取铝 ④电解饱和食盐水来制取金属钠 ⑤不能利用铝热反应制取镁A ．②④ B．①③⑤ C．②③④ D．①⑤ 【答案】C考点：考查金属冶炼方法正误判断的知识。

【点评】选择金属的冶炼方法时，要依据金属活动性顺序：①热分解法，冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一些不活泼金属；②热还原法，冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属；③电解法，冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。

【迁移训练2】【2016届福建省福州市高三上学期期末】以下方法可用于工业冶炼金属的是 （ ）A．电解熔融AlCl3获取金属铝 B．电解MgCl2溶液获取金属镁C．用CO还原铁矿石来获取金属铁 D. 电解饱和食盐水来获取金属钠【答案】C【解析】考点：考查金属冶炼方法的正误判断的知识。

三、海洋资源的开发利用1、海水淡化（1）海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

（2）海水淡化的方法及其特点海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。

其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。

2、海水中镁的提取（1）流程（2）有关反应的化学方程式MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O MgCl 2·6H 2O=====HCl△MgCl 2＋6H 2O↑MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑ 3、海水提溴（1）工艺流程：海水———→除去悬浮杂质 ——→浓缩 ———→氧化剂氧化 ——→提取Br 2(l)（2）原理①用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

②向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2Br －＋Cl 2=Br 2＋2Cl －。

③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，将溴单质吹入盛有二氧化硫溶液的吸收塔内以达到富集的目的：Br 2＋SO 2＋2H 2O=2HBr ＋H 2SO 4。

④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr ＋Cl 2=2HCl ＋Br 2。

⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。

⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。

4、海带中碘的提取 （1）流程（2）主要化学原理：Cl 2＋2KI=2KCl ＋I 2。

5、氯碱工业以氯碱工业以电解饱和食盐水为基础的化工生产及产品的工业。

（1）食盐水精制由于粗盐水中含有泥沙、Cu 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO 2-4 杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。

精制食盐水时经常加入Na 2CO 3、NaOH 、BaCl 2等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的pH 。

例如：加入Na 2CO 3溶液以除去Ca 2+： Ca 2++CO 2-3=CaCO 3↓加入NaOH 溶液以除去Mg 2+、Fe 3+等：Mg 2+＋2OH -＝Mg(OH)2↓；Fe 3+＋3OH -＝Fe(OH)3↓为了除去SO 2-4 ，可以先加入BaCl 2溶液，然后再加入Na 2CO 3溶液以除去过量的Ba 2+：Ba 2++ SO 2-4 =BaSO 4↓Ba 2++CO 2-3=BaCO 3↓这样处理后的盐水仍含有一些Ca 2+、Mg 2+等金属离子，由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca 2+、Mg 2+等。

这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。

（2）离子交换膜法电解阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na +通过，而Cl -、OH -和气体则不能通过。

这样既能防止阴极产生的H 2和阳极产生的Cl 2相混合而引起爆炸，又能避免Cl 2和NaOH 溶液作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。

精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH 溶液）加入阴极室。

通电时，H 2O 在阴极表面放电生成H 2，Na +穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH ；Cl -则在阳极表面放电生成Cl 2。

电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。

离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如上图所示： （3）基本原理电解饱和食盐水的总反应可以表示为： 2NaCl+2H 2O=====电解2NaOH+H 2↑+Cl 2↑ 阳极反应：2Cl -－2e -=Cl 2↑（氧化反应） 阴极反应：2H +＋2e -＝H 2↑（还原反应）【典型例题3】【江西南昌二中2016届第三次月考】根据下图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法不正确的是 （ ）已知：MgCl 2·6H 2O 受热生成Mg(OH) Cl 和HC1气体等。

A ．过程①的提纯是化学过程，过程②通过氧化还原反应可产生2种单质B ．在过程③中将MgCl 2·6H 2O 直接灼烧得不到MgCl 2C ．在过程④、⑥反应中每氧化0.2 mol Br 一需消耗2．24LCl 2 D ．过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题 【答案】C【考点定位】考查海水的综合应用，粗盐提纯等知识。