高一化学必修2第四章第一节《开发利用金属矿物和海水资源》.doc

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，掌握金属冶炼的一般方法和原理。2.掌握铝热反应原理及实验步骤。3.了解金属回收和资源保护的意义。4.认识和体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用。【自主学习】一、金属的冶炼1.金属在自然界中存在的形态除了_、_等极少数金属以外，绝大多数金属以_的形式存在于自然界。在这些金属化合物中，金属元素都显_化合价。2.金属冶炼的原理金属的冶炼是利用_原理，在一定条件下，使金属离子_电子被还原成_，从而获得金属单质。即：Mnne=M。3.金属的冶炼方法(1)富集法：适用于以单质形式存在的金属（Au、Pt）(2)热分解法：适用于金属活动性顺序表中_及其以后的金属。2HgO_； 2Ag2O_。(3)热还原法：适用于金属活动性顺序表中_、_之间的金属。提醒常见的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气。一些活泼金属（如Al）也可作为还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。 Fe2O33CO_； WO36H2 _。【实验探究】：铝热反应-课本89页实验41。实验现象：当外露部分镁条刚刚燃完时，纸漏斗内的混合物立即剧烈反应，发出耀眼的光芒，产生大量的热。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。反应原理：Fe2O3+2Al 2Fe + Al2O3镁条的作用： 氯酸钾的作用： 铝热剂是指 的混合物。应用：（1）冶炼高熔点金属，如V、Cr、Mn等（不用来冶炼铁） （2）焊接钢轨。提醒在应用铝热反应解决问题时，要理解铝热反应的实质是置换反应，利用铝的活泼性置换出不活泼的金属，在判断铝热反应是否能发生时，应首先看金属的活动性。(4)电解法：适用于金属活动性顺序表中_及其以前的金属。2Al2O3(熔融)_； 2NaCl(熔融)_。MgCl2 （熔融） 提醒电解熔融的NaCl和电解NaCl溶液的产物不同。工业上冶炼镁是电解MgCl2而不是MgO的原因是MgO的熔点比MgCl2的高，冶炼铝是电解Al2O3而不是AlCl3的原因是AlCl3是共价化合物，熔融状态不导电。 【归纳总结】：金属的活动性顺序K、Ca、Na、Mg、AlZn、Fe、Sn、Pb、(H)、CuHg、AgPt、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二、金属的回收与环境、资源保护回收金属的意义 节约矿物资源，节约能源，减少环境污染。废旧金属的最好处理方法 是回收利用。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。1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)黄金的冶炼可用热分解法()(2)金属阳离子被还原，一定会得到金属单质()(3)工业上电解MgCl2溶液制取Mg()2.下列说法错误的是()A.对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用B.提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C.活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液D.热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等3下列化工生产原理错误的是用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁电冶炼铝时，原料是氯化铝 炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A B C D第一节 开发利用金属矿物和海水资源（课时1）练习 姓名 1不同金属的冶炼，其冶炼方法也可能不同，主要原因是A金属在自然界中的分布不同 B金属在自然界中的含量不同C金属在自然界中的存在形式不同 D金属的活动性不同2下列金属冶炼的反应原理，错误的是A2NaCl(熔融)2NaCl2 BMgOH2MgH2OCFe3O44CO3Fe4CO2 D2HgO2HgO23下列说法错误的是A对废旧金属的最好处理方法是回收、再利用 B提炼金属要经过矿石的富集、冶炼、精炼三步C活泼金属的冶炼都是通过电解其盐溶液制得D热还原法中还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气或活泼金属等4铝能用于冶炼难溶的金属（如Cr、V、Mn等），这是因为铝具有A两性 B导电性好 C熔点低 D还原性，在冶炼反应中放出大量的热量5下列各组金属最适合用H2或CO把它从化合物中还原出来的是ACa、Mg BAl、Fe CFe、Cu DHg、Ag6很活泼的金属，如Na、Mg等，必须用电解法冶炼的原因是 A它们在地壳里德含量少 B它们的单质容易与H2发生反应 C它们的单质熔点太低 D它们的离子很难得电子7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复分解反应 D分解反应8下列化学方程式，能用于工业上冶炼金属镁的是A2Na+MgCl2=2NaCl+Mg BMgCl2(熔化)Mg+Cl2C2MgO2Mg+O2 DMgO+CMg+C9下列金属铁、镁、锰、矾、铬。可用铝热法制备的有A B C D10下列氧化物与铝粉混合可作铝热剂的是AFe2O3 BMgO CNa2ODMnO2 11在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量的锌粉，首先置换出的是A Mg B Cu C Ag DH212下列化工生产原理错误的是用电解熔融的氯化钠的方法来制取金属钠 将钠加入氯化镁饱和溶液中制取镁电冶炼铝时，原料是氯化铝 炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热A B C D13下列由单质镁来制备硝酸镁的四个方案中，你认为可行且符合“绿色化学”要求的方是 HNO3AMgMg(NO3)2HNO3NaOHCl2O2BMgMgCl2 Mg(OH)2 Mg(NO3)2Ba（NO3）2HNO3CMg MgO Mg(NO3)2浓H2SO4DMg MgSO4 Mg(NO3)2 14赤铜矿的主要成分是Cu2O，辉铜矿的主要成分是Cu2S，将赤铜矿和辉铜矿混合加热，发生如下反应：Cu2S+2Cu2O6 Cu+SO2，对于该反应，下列说法中正确的是ACu2S在反应中只做还原剂 BCu2O在反应中既做氧化剂又做还原剂CCu既是氧化产物又是还原产物 DCu只是还原产物15冶炼金属常用以下几种方法：以C、CO或H2做还原剂热分解法利用铝热反应原理还原电解法。下列金属各采用哪种方法还原最佳。（用序号填写下列空白。）（1）Fe、Zn、Cu等中等活泼金属_。（2）Na、Mg、Al等活泼或较活泼金属_。（3）Hg、Ag等不活泼金属 。 （4）V、Cr、Mn、W等高熔点金属_。16在木柴堆中灼烧孔雀石主要成分为Cu2（OH）2CO3，余烬里会有一种红色光亮的金属。（1）试用化学方程式表示孔雀石在上述变化中的两个化学方程式： ； （2）冶炼此金属的方法是： 17某学校化学兴趣小组为探索金属回收物的综合利用，专门设计实验用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体（CuSO45H2O)，其实验方案如下： (1)过滤用的玻璃仪器有 。 (2)小组成员经过检测，发现制得的绿矾不纯，试分析原因： ，要想由沉淀最终制得纯度较高的绿矾，应如何改进： 。 （3）小组成员从资料中获知H2O2是一种绿色氧化剂，在滤渣B中加入稀硫酸和H2O2可以使B溶解，则该反应的化学方程式为 。 （4）有同学提出可将方案中最初溶解合金的盐酸改用烧碱，重新设计方案，也能最终制得三种物质，你认为后得方案相对于前方案 （填“更合理”或“不合理”），理由 是 。 第2课时海水资源的开发利用【学习目标】1.了解海水淡化的方法及其意义。2.了解海水的主要组成元素。3.了解海水化学资源的开发和利用，熟知从海水中提取溴、碘、金属镁的原理。4.以海水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。【自主学习】一、海水水资源的开发利用1.直接利用海水进行_。2.海水淡化：主要方法有_、_、_。3.海水的蒸馏(1)原理(2)注意事项烧瓶需垫_加热。烧瓶所盛液体不能超过烧瓶容量的_需向烧瓶中加几粒沸石或几片碎瓷片，_。冷凝器里的冷却水要从冷凝器的_进、_出。【议一议】：若实现海水淡化供应饮用水，下列方法在原理上完全不可行的是()A.加明矾使海水中盐分沉淀而淡化 B.利用太阳能使海水蒸馏淡化C.电解海水，让两极气体燃烧可得到饮用水D.将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子二、海水化学资源的开发利用1.海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上_等11种元素的总量超过_，其他为微量元素，共计含有80多种。2.海水制盐海水粗盐精盐。3.海带提碘完成课本91页实验4-2，并填写下表现象解释或用离子方程式表示往滤液中加几滴稀硫酸和H2O2溶液由无色变为深黄色再往上述溶液中加入几滴淀粉溶液溶液变为深蓝色I2遇淀粉变蓝讨论与交流（1）海水中的碘元素以单质形式存在还是以I形式存在？（2）加入几滴稀硫酸和H2O2发生的化学方程式为 离子方程式为 （3）灼烧海带时放在 中灼烧，能否放在蒸发皿中灼烧？为什么？（4）能否用氯水代替稀硫酸和双氧水？为什么？（5）上述最后一步操作名称是 。从含有碘单质的有机溶液中提取出碘单质的方法 是 ，所选用的有机溶剂可以是 。 A酒精 B四氯化碳 C苯4.海水提溴（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，使溴离子氧化为溴单质。所发生反应的化学方程式为 （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，反应的化学方程式为 （4）向吸收塔内的溶液中通入适量的氯气，反应的化学方程式为 （5）用四氯化碳（或苯）萃取吸收塔内的溶液中的溴单质（提取），得到产品溴。特别提醒萃取剂的选择要求 被萃取的物质与所加入的有机溶剂不发生化学反应；萃取剂与水不互溶。被萃取的物质在有机溶剂中的溶解度要远远大于在原溶剂中的溶解度。5.海水提镁(1)过程：浓缩-沉淀-过滤-溶解-结晶(MgCl26H2O) -MgCl2晶体金属镁。(2)原理：_；Mg(OH)22HCl=MgCl22H2O；MgCl26H2OMgCl26H2O；_。6.新能源的开发(1)从海水中提取铀和重水，铀和重水是核能开发的重要原料。(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。第一节 开发利用金属矿物和海水资源（课时2）练习 姓名 1下列说法不正确的是A海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库B海水中金的储存量约为陆地的170倍，但它的富集程度却很低C从海水中可以提取铀和重水等核原料D海水中的溴、氟等元素均为微量元素，但仍有提取的价值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NaCl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3从海水中提取下列物质，可以不涉及化学变化的是A镁 B氯化钠 C溴 D钾4NaCl是海水中提取出来的一种重要物质，除食用外，它还是一种工业原料，下列以NaCl为原料的产品(或物质)是 烧碱纯碱金属钠氯气盐酸A B C D5海水提溴过程中将Br氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是A酸性KMnO4溶液 B氯水 CFeCl3溶液 D碘水6向盛有KI溶液的试管中加入少量溴水和CCl4，振荡后静置，可观察到的现象是A上层为紫色液体，下层为无色液体 B上层为无色液体，下层为紫色液体C均为紫色液体 D上层为橙色液体，下层为紫色液体7 从海水中可以提取溴，但得到的液溴中常常溶有少量氯气，除去氯气应该采用的方法是A加入适量的NaBr溶液 B通入溴蒸气C加入适量的NaOH溶液 D加适量的KI溶液8下列有关海水综合利用的说法正确的是A利用电解的方法可以从海水中获取淡水B海水中含有钾元素，只需经过物理变化可以得到钾单质C海水蒸发制海盐的过程只发生了化学变化D从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl29从海带中提取碘的实验过程中，涉及到下列操作，其中正确的是 A B C DA海带灼烧成灰 B过滤得含I溶液 C从下口放出碘的苯溶液 D分离碘并回收苯10从海水提取溴的过程中，吸收塔内溴蒸气和吸收剂SO2发生的化学反应为Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4，下列说法正确的是ABr2在反应中表现氧化性 BSO2在反应中被还原CBr2在反应中失去电子 D1mol氧化剂在反应中得到2mol电子11由海水制备无水氯化镁，主要有以下步骤：在一定条件下脱水干燥；加熟石灰；加盐酸；过滤；浓缩结晶。其先后顺序正确的是A B C D12蓝铜矿的主要成分为2CuCO3Cu（OH）2，当它与焦炭一起加热时，可以生成铜、二氧化碳和水，写出反应的化学方程式 。13氯化钠样品含有少量的Na2SO4 和 Na2CO3，按下列流程进行净化，请在流程中的（ ）中写上合适的试剂，在 中写上实验操作名称14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：（1）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，可供选择的有关试剂是_。A酒精 B四氯化碳 C苯 D乙酸你选择的理由是 。（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： 第二节 资源综合利用 环境保护【学习目标】1了解石油和煤的组成、三大合成材料2了解煤的干馏、石油分馏、绿色化学、原子经济性等概念3了解煤的综合利用主要途径和石油化工过程主要目的和产物【预习检测】1石油和煤的组成是什么？什么是煤的干馏？石油分馏原理是什么？2煤的综合利用主要途径和石油化工过程主要目的和产物分别有哪些？3最理想的原子经济性是指什么？【自主学习】一、煤、石油和天然气的综合利用1煤的综合利用（1）煤的组成：煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。（2）煤的干馏：是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程化学变化。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，得到焦炭、煤焦油、出炉煤气。工业上也叫煤的焦化。从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，同时煤的燃烧效率也得到提高。（3）煤的气化 将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程：C (s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)（4）煤的液化煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成等。2石油的组成及其综合利用（1）石油的组成：石油主要是由烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（2）石油化工包括：石油的分馏、催化裂化、裂解。石油的分馏 原理：石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。 产品： 比较干馏、分馏和蒸馏的区别裂化：在一定条件下，把含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为碳原子较少、沸点较低的烃的过程。方程式： （见课本97页）。裂化的目的： 裂解：就是深度裂化，目的是为了得到短链不饱和烃，提供工业合成原料。二、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料交流1三大合成材料是什么？交流2以聚乙烯的合成为例说明什么是加聚反应？什么是高分子？什么叫单体？什么叫链节？什么叫聚合度？交流3你能写出丙烯、苯乙烯加聚反应的化学方程式吗？交流4交流课本98页“资料卡片”的反应原理。三、环境保护与绿色化学 1大气污染及治理（1）对大气造成污染的污染物有：SO2、NO、NO2、H2S、CxHy、粒子状污染物、氟化物（F）、铅及其化合物（Pb）、挥发性有机物和放射性元素等。（2）SO2、NO、NO2等物质主要来源于用煤、硝酸工业、硫酸工业、汽车尾气等。它们可以形成酸雨（酸雨是指pH5.6的雨水）。（3）NO、NO2、CO、CxHy等还参与光化学烟雾的形成。交流4课本101页“思考与交流”第一个问题。主要交流煤燃烧时的固硫。 2水污染及防治交流5你能简介水华、赤潮吗？交流6课本101页“思考与交流”第2个问题。 水污染在农村主要是化肥的任意施用造成的，在城市主要是生活污水的任意排放造成的。 治理：（1）农业上合理施用化肥；（2）使用无磷洗衣粉；（3）对生活污水进行处理，达标后再排放。3绿色化学（1）绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。（2）最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物），这时原子利用率为100。（3）原子利用率： 交流7课本102页“思考与交流”。归纳化合反应、加成反应、加聚反应的原子利用率为100%。【例题】减少酸雨产生的途径可采用的措施是：少用煤燃烧；把工厂烟囱造高；燃料脱硫；在已酸化的土壤中加石灰；汽车改用液化气燃料 （ ）A B C D练习环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是（ ） 酸雨 臭氧空洞 白色污染 温室效应 赤潮 光化学烟雾 水俣病 潮汐 大脖子病 水华 第二节 资源综合利用 环境保护 练习 姓名 1我国古代有“女娲补天”的传说，今天人类也面临“补天”的问题，下列采取的措施与今天所说的“补天”无关的是A研究新型催化剂，消除汽车尾气的污染 B禁止使用含氟电冰箱C倡导使用无磷洗衣粉 D严格控制硝酸厂的尾气处理2下列符合化学实验“绿色化”的有在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水在铜与浓硝酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放A B C D3下列对于有机高分子化合物的认识不正确的是A有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得B有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复C对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类4下列说法中错误的是A石油中含有C5C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来5根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：CaBr2H2OCaO2HBr 2HBrHgHgBr2H2HgBr2CaOHgOCaBr2 2HgO2HgO2 该方案的目的是制备AHBr BCaO CH2 DHg6在用CH3CCH合成CH2=C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的其他反应物有ACO和CH3OH BCO2和H2O CH2和CO2 DCH3OH和H27保护环境已成为人类的共识。人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是A发电厂的煤经脱硫处理 B将煤转化为水煤气作燃料C回收并合理处理聚乙烯塑料废物 D电镀废液经中和后直接排放8以下反应最符合绿色化学，原子经济性要求的是 A乙烯聚合为聚乙烯高分子材料 B甲烷与氯气制备一氯甲烷C以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜 D用乙烯水化得乙醇 9观察下图，下列叙述中错误的是A图示实验中发生了化学变化B液体X的pH7，液体Y是一种黑色黏稠状液体C气体Z易燃，可还原CuO D液体Y是一种纯净物10下列化工生产中体现“绿色化学”内涵的是减少“三废”排放量考虑催化剂和载体的重复使用回收未反应的原料、副产物、助熔剂、稳定剂等非反应试剂考虑有关原材料的再生利用拒绝使用无法替代，无法回收，不能再生，具有毒副作用、污染严重的原料A B C D11煤的气化是煤高效、洁净利用的方向之一。下左图为加热某地煤样所得煤气组成及体积分数随温度变化的曲线图。由图可知该煤气中A只含有碳、氢两种元素 B所含的有机物是CH4、CnHm、COCCO体积分数小于CH4体积分数 D氢气体积分数最大12某化学兴趣小组选用下列实验装置，测定工业原料气(含SO2、N2、O2)中SO2的含量。（1）_(填字母)。（2）装置中发生反应的离子方程式为_；当装置中出现_的现象时，立即停止通气。（3）你认为下列试剂中，可以用来代替试管中的碘的淀粉溶液的是_(填字母)。A酸性KMnO4溶液 BNaOH溶液 C溴水 D氨水13某河道两旁有甲、乙两厂。它们排放的工业废水中，共含K、Ag、Fe3、Cl、OH、NO六种离子。甲厂排放的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含的三种离子是_、_、_；乙厂排放的废水中含有另外三种离子。如果加一定量的_(填“活性炭”、“硫酸亚铁”或“铁粉”)，可以回收其中的金属_(填金属元素的符号)。另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的_(填写离子符号)转化为沉淀。经过滤后的废水主要含_(填化学式)，可用来浇灌农田。14用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：CH2=CH2有机物A CH3CH=CH2催化剂 O2 CH2=CHCHO氧化 有机物B 浓H2SO4 丙烯酸乙酯 CH2=CHCOOCH2CH3 催化剂 H2O 根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：（1）由CH2=CH2制得有机物A的化学方程式： ，反应类型是 。（2）丙烯（CH3CH=CH2）中含有的官能团 （填名称）。（3）A与B合成丙烯酸乙酯的化学反应方程式是： 。该反应的类型是 。（4）由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是 。