开发利用矿物资源和海水

氢气还原法。例如：H2还原W03、Fe3O4，其化学方程式依次为开发利用金属矿物和海水资源知识点一 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 _ 、_ 等极少数金属外， 绝大多数金属以 _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 _化合价。2金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子 _ 电子被 _为金属单质的过程：Mnne=M。3金属冶炼的一般步骤4金属冶炼方法(1)热分解法例如：2HgO2Hg+Ozf,2Ag2Of4Ag+。2仁 用热分解冶炼法冶炼金属的特点是金属元素的金属性_ ，金属元素的原子 _ 失去电子，其金属离子 _得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性 _。(2)热还原法冶炼金属焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO,其化学方程式依次为一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO,其化学方程式依次为活泼金属还原法。例如：Al还原Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为做铝热反应实验时， 铝热剂是指 _ 。镁条和KClO3的作用是 _。反应时的现象是 _。常用铝热反应冶炼_的金属。可用热还原法冶炼的金属，其金属性 _ ，金属在常见金属活动性顺序表中居于_ 区域。(3)电解法冶炼金属例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应，其化学方程式依次为1.能否用电解AICI3和MgO的方法冶炼Al、Mg?2.铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚的多?知识点二海水资源的开发利用海水资源的利用主要包括海水水资源的利用和海水化学资源的利用。1.海水水资源的利用海水淡化的方法主要有 _ 、_、_等。淡化方法原理蒸馏法将海水加热至105C蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的离子交换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水 的方法问题思考3为什么开发利用海水资源前景广阔?2.海水化学资源的开发利用(1)氯碱工业海水TNaCI_、_电解饱和NaCI溶液的方程式为(2)海水提镁(3)海水提溴海水CaOKMg(OH)2-(溶液)MgCI262OT_Mg、Cl21金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系（见下表）空气、水蒸气SO2海水（酸化）_ K 吸旷_（液）。问题思4写出海水中提取镁的离子方程式。、金属冶炼方法与金属活动性的关系金属的活动性顺序K Ca Na Mg AlZn FeSn Pb(H)CuHgAgPtAu金属原子失电子能力强T弱金属离子得电子能力弱T强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法2工业上常用的还原剂有焦炭、CO、H2和活泼金属（一般为Al），其中纯度要求不高的 金属一般用较廉价的焦炭或CO还原，纯度要求高的一般用H2还原，而对于一些难熔的稀 有金属一般需要用铝还原，该反应叫做铝热反应。铝热反应的特点：高温条件；剧烈燃烧，放出大量的热；新生成的液态金属单质 易与Al2O3（固态）分离。(2011郑州质检)氧化还原反应广泛应用于 金属的冶炼，下列说法不正确的是( )A电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，钠离子被还原，氯离子被氧化B湿法炼铜与火法炼铜的反应中，铜元素都发生还原反应C.用磁铁矿炼铁的反应中，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移9 mol eD.铝热法还原铁的反应中，放出的热量能使铁熔化二、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。(3)原理： 水的沸点低， 蒸馏时水汽化， 而其他物质沸点高， 不能汽化， 水蒸气冷却得到 淡水。(4)注意事项1烧瓶内加少量碎瓷片以防暴沸。2冷凝水流向是低进高出。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取淡水D.将海水通过离子交换树脂以除去各种离子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)2J +CaCl2Mg(OH)22HCl=MgCl22H2OHClMgCl26HD=MgCl2+6H2OT(2)主要化学原理：Ci22KI=2KCiI2。MgCl2（熔融）Mg+Cl2f典 例 导 悟3海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：浓缩结晶加熟石灰加盐酸过滤熔融电解(1)正确的生产顺序是 _。(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是 _(填序号)。A.分解反应B.化合反应C.置换反应D.复分解反应(3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是 _(填序号)。A.此法的优点之一是原料来自大海B.进行步骤的目的是富集MgCl2C.常用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解冶炼镁要消耗大量电能3.海水中溴的提取除去悬浮 氧化剂工艺流程：海水rrB2(I)(2)原理1用 _ 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，离子方程式是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：Br2SO22H2O=_4向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBrCi2=_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 _4海带中碘的提取(1)流程(2)主要化学原理：Ci22KI=2KCiI2。典例导悟4(2011山东荣成模拟)海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：请填写下列空白：步骤灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是_(从下列仪器中选出所需的仪器，用标号字母填写在空白处)。A.烧杯B.坩埚C.表面皿D.泥三角E.酒精灯F.干燥器(2)步骤的实验操作名称是 _ ;步骤的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯，该步骤的实验操作名称是 _ 。(3)步骤反应的离子方程式是(4)步骤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是o(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：习题1.(2009广东，2)广东正在建设海洋强省。下列说法不正确的是()A从海带中提取碘单质的过程涉及氧化还原反应B往淡水中加入NaCI等配成人造海水，可用于海产品的长途运输C.赤潮主要是由工农业生产和生活废水引起沿海水域的富营养化而造成的D.海洋经济专属区的资源开发可获得Fe、Co、K、Au、Mg、B等金属2. (2009天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法： _ 、 _。(2)将NaCI溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、 _或H2、 _ 。步骤I中已获得Br2，步骤n中又将Br2还原为，其目的为(4)步骤n用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%， 有关反应的离子方程式为_ ?由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是o(5)某化学研究性学习小组为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59C，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图:请你参与分析讨论：图中仪器B的名称: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3实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件:4_C中液体产物颜色为。为除去该产物中仍残留的少量_CI2,可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是 _ 。题组一 金属的冶炼1在理论上我们可以用电解熔融KCI的方法来制备金属钾，而实际上我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的KCI与Na反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾， 可能的原因是(双 选)()A.钾难溶于熔融的钾盐中B.钾蒸气易逸出但不会污染环境C.钾被氧化后的产物与K作用具有爆炸性D.抽走钾的蒸气有利于钠与熔融的KCI反应2.下列化工生产原理错误的是()A.可以电解熔融的氯化钠来制取金属钠B.不能将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁C.用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝D炼铁时高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热。3.冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法； 水煤气(氢气或一氧化碳)法；活泼金属置换法；电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(I)火烧孔雀石炼铜；(n)湿法炼铜；现代有(川)铝热法炼铬；(W)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A.(I)用B.(n)用C.(川)用D.(W)用题组二 海水资源的开发利用4从海藻灰中提取碘的方法是：往海藻灰浸取液中通入CI2后用升华的方法将置换出的碘提纯。但浸取液中通入CI2时会生成少量性质类似于CI2的ICI和IBr,为了消除这两种杂质，使其中的碘完全游离出来，可加入适量的()ACaOBKICH2OD酒精5.(2011长春质检)从海水中可以提取溴，主要反应为2B+Cl2=Br2+2C，下列说法正确的是()A溴离子具有氧化性B氯气是还原剂C.该反应属于复分解反应D氯气的氧化性比溴单质强6下列关于海水淡化的叙述中不正确的是()A蒸馏法淡化海水(图甲)原理简单，但消耗大量能源，产生大量锅垢，很难大量生产 淡水B利用太阳能蒸发海水(图乙)是一种环境友好、节约能源的好方法，也是一种古老的 方法C.利用海水淡化产生的高浓度的卤水来提取有用物质，是海水利用的基本思路D.研制高性能的渗透膜来提高海水淡化效率，最终实现海水自动转化为淡水题组三化工工艺流程7假如你是一位企业家，在众多开发海水资源的项目中，选择了海水提镁，在前期考察过程中你将遇到许多问题，请根据背景材料的提示，按要求完成相关问题：背景材料1:下表所示为海水中各元素含量情况（mg1）。丿元素浓度/mg1丿元素浓度/mgL1钠10 770氯19 350镁1 290硫885钾380溴67钙400碘0.06背景材料2:部分化学试剂的市场价格试剂氢氧化钾氢氧化钠氢氧化钙氧化钙价格（元/吨）5 238.002 300.001 200.00700.00请完成下列问题：（1）在海水提镁的过程中要实现对镁离子的富集、分离，有以下三个方案: 方案一：直接往海水中加入沉淀剂；方案二：加热蒸发海水再加入沉淀剂；方案三：在晒盐后的卤水中加入沉淀剂。你认为方案_最合理。不选方案_ 的理由是（2）_应该选择 试剂作为镁离子的沉淀剂。不考虑其他费用，沉淀相同量的镁离子所用氢氧化钠和氧化钙的价格比为 _。不选方案的理由是（3）为了节省成本，拟考虑以海边上的贝壳为原料，试简述其理由开发利用金属矿物和海水资源课后练习题1.（2010 大连市期末）全球变暖给我们敲响了警钟，地球正面临巨大的挑战, 下列说法不正确的是（）A 推广“低碳经济”，减少温室气体的排放B推进小火力发电站的兴建，缓解地方用电困难，促进地方经济的快速发 展C推广“绿色自由”计划，吸收空气中的 CO2并利用廉价能源合成汽油D.利用晶体硅制作的太阳能电池可将太阳能直接转化为电能2下列说法正确的是（）A 有些活泼金属如铝可用作热还原法的还原剂B. 用电解 NaCI 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. 回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物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，而海水中其他各种离子不能通过淡化膜，从而得到淡水。对加压后右侧海水成分变化分析正确的是（ ）A 溶质质量增加B 溶剂质量减少C.溶液质量不变 D 溶质质量分数减小4下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是 ( )A.加热 AI2O3B.加热 CaCO3C 电解熔融 NaCI D .氯化钠与铝粉高温共热5.下列说法正确的是 ( )A .使元素由化合态转化成游离态的过程就是还原的过程B. 高炉炼铁的原料有铁矿石、焦炭和空气，工业上就是用焦炭还原铁矿石 以制得生铁C. 电解熔融氧化铝时，每还原出 1 kg 铝，必有 111 mol 电子转移D. 工业上常用电解 NaCI 水溶液的方法制取金属钠6.从海水中提取金属镁的生产步骤有：浓缩结晶加熟石灰 加盐酸 过滤 熔融电解，正确的生产顺序是()A . B.C. D .7.钾是一种非常活泼的金属，易与氧气反应生成超氧化钾(KO2), KO2具有 很强的氧化性可与钾反应而发生爆炸。在理论上我们可以用电解熔融的 KCI 的 方法来制备金属钾，而实际我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的 KCI 与 Na 反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾，可能的原因有以下四种，其中正确的是()钾易溶于熔融的钾盐中； 钾蒸气易逸出而污染环境； 钾被氧化后的产 物与钾反应具有爆炸性；抽走钾蒸气时有利于钠与熔融的KCI 反应A .全部 B .C. D .8.北京奥运会“水立方”游泳池中的水主要是通过砂滤、臭氧和活性炭来净化的，下列有关说法不正确的是 ()A .砂滤是利用过滤原理除去水中较大的固体颗粒B. 臭氧可以消毒杀菌是因为臭氧有强氧化性C. 活性炭可以吸附水中悬浮的杂质D. 游泳池水中的臭氧浓度越大越好9.用铝热法还原下列氧化物，制得金属各 1 mol，消耗铝最少的是()A. MnO2B. WO3C. C2O3D. Co3O410.在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制取铜，有下列两种途径：H2SO4CuOFe-H2-CuH2SO4Fe（2）CuO-CuSO4-Cu若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是（）A .消耗氧化铜的质量相同B. 消耗铁的质量相同C. 消耗硫酸的质量相同D. 生成硫酸亚铁的质量不同11.海藻中含有丰富的碘元素（以形式存在）。实验室中提取碘的流程如下:灼烧浸泡海藻 - 海澡灰 - 悬浊液 - 含的溶液 _ _ 含 12溶液|碘的有机溶液|晶体碘适量 C12（1）在虚线框内画出实验操作的仪器装置示意图。实验操作的名称是所用主要仪器名称为 _。说明：实验装置中仪器用下面方法表示。铁架台、连接胶管等不必画出，如 需加热，在仪器下方用“”表示。下列图示均为玻璃仪器，应标清液面或固体 可视界面。（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是 _ 填序号）毗计A .酒精（沸点 78C） B.四氯化碳（沸点 77C）C.甘油（沸点 290C） D .苯（沸点 80C）(3)_ 在操作中，溶液中生成少量 ICI，为消除此杂质，使碘全部游离出来， 应加入适量(填序号) 溶液，反应的离子方程式为A. KIO3B . HCIOC. KI D. Br2(5)实验中使用水浴的原因是_ 填仪器名称)中。12海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示:粗盐七逬精盐海水甦/母液下Mg(OH)2盐酸、浓缱MgClr6H2OMgClMg贝壳竺60空石灰乳(1)若在空气中加热 MgCl2 6HD,生成的是 Mg(OH)CI 或 MgO，写出相应反应的化学方程式： _ 。用电解法制取金属镁时，需要无水 氯化镁。在干燥的 HCI 气流中加热 MgCl26HO时，能得到无水 MgCl2，其原因 是Mg(OH)2沉淀中混有的 Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤，最后晶体碘聚集在(4)为使从含碘有机溶液中提取碘并回收溶剂顺利进行，采用水浴加热蒸馏补充)。13海洋中有大量宝贵资源。 被称为“海洋元素”的溴， 其工业制法为把海 水浓缩得盐卤。然后加热到 363 K,控制 pH 为 3.5，通入氯气把溴置换出来，然 后用一种气体 X 把溴吹出，再用纯碱溶液吸收，这时，溴转化为溴离子和溴酸 根，最后用硫酸酸化，单质溴可从溶液中析出。(1) 把溴吹出的气体 X，最可能用下面的 _(填序号)。A .乙烯 B .空气C .氩气 D . CO2(2) 某同学对上述工艺提出改进意见，认为氧化后直接用有机溶剂萃取出溴即可，你认为其建设是否合理。 _(填“是”或“否” )，并说出理由(3) 提取溴的工厂往往会因为溴的挥发而造成空气污染，某实验小组准备测定工厂的空气中溴的含量，提供乙醇溶液、蒸馏水、饱和 Na2SO3溶液、饱和 NaBr溶 液 ， 请 你 为 他 们 设 计 收 集 一 瓶 工 厂 的 空 气 的 方 法(4) 纯碱溶液吸收溴的化学方程式为_。_ 硫酸酸化得到单质溴的离子方程式为(5)工业上曾用惰性电极电解盐卤的方法来获取溴，当用惰性电极电解 MgBr2溶液时，除得到溴之外，同时还能得到的产品是 _ 。14以氯化钾和钛白厂的副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、 过二硫酸铵和 氧化铁红颜料，原料的综合利用率较高。其主要流程如下：p：K2SO4(s) fNH】溶液f H,g)(NHJ2SA溶液FcCOn(s)一 空气中熾烧f F勺0$ (s)(1)反应I前需在 FeSO4溶液中加入_(填字母)，以除去溶液中的 Fe3+。A 锌粉B铁屑C. KI 溶液 D. H2(2)反应I需控制反应温度低于 35T，其目的是0工业生产上常在反应川的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是(4)_ 反应W常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极, 阳极发生的电极反应可表示为 。(3) C ICl +=Cl+ I2(4) 缺石棉网温度计插到了液体中冷凝管进出水方向颠倒(5)有机溶剂沸点较低，水浴加热可控制温度不致过高，避免 碘蒸气进入冷凝管，且可使蒸馏烧瓶受热均匀蒸馏烧瓶12.答案:(1)MgCl2 62O=Mg(OH)CI + HClT+ 5出0T，MgO+2HClT+5H2OT(或 Mg(OH)Cl11答案:分液漏斗MgCl2 6HOKC1coa(g)过滤FeSO4溶液NJIJICOs溶液萃取分液MgO+HCIT)在干燥的 HCl 气流中，抑制了 MgCl2水解，且带走 MgCl2 6HD受热产生的水蒸气，故能得到无水MgCI2(2) 加入 MgCI2溶液，充分搅拌、过滤、沉淀用水洗涤(答案不惟一，合理即可 )13.答案： (1)B (2)否 需大量萃取剂，污染大，利用率低(3) 把装满饱和 NaBr 溶液的试剂瓶带到工厂， 在工厂内把其 中的液体全部倒出，然后加盖密封(4) 3Br23Na2CO3=5NaBrNaBrO33CO2T 5Br6HBrO3=3Br23H2O(5) Mg(OH)2和 H214.答案： (1)B(2) 防止 NH4HCO3分解(或减少 Fe2*的水解)(3) 降低 K2SO4的溶解度，有利于 K2SO4析出(4) 2SO422e=S2O82