人教版高一化学必修二课件：4_1开发利用金属矿物和海水资源

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开发利用金属矿物和水资源 第四章 1 一、金属矿物的开发利用 黄铜矿 赤铁矿 铝矿 锰矿 钨矿 锌矿 （一）金属元素的存在： 除了 金、铂 等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界。 一、金属矿物的开发利用 （二）金属的冶炼 一、金属矿物的开发利用 将 金属矿物中 的金属从其 　　　　　 中 　　　　 出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。 化合物 还原 （二）金属的冶炼 一、金属矿物的开发利用 (1)加热分解HgO：______________________________ (2)加热分解Ag 2 O：______________________________ 2．电解法 不活泼 非常活泼 1 ．热分解法 (1)冶炼金属钠：______________________________ (2)冶炼金属镁：______________________________ (3)冶炼金属铝：______________________________ (适用于______________金属的冶炼) （适用于__________金属的冶炼） 适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有_______、__________、______、___________等。 3.高温还原法 一、金属矿物的开发利用 (1)高温还原炼铜：____________________________ (2)高炉炼铁：____________________________ 焦炭 一氧化碳 氢气 Al CuO ＋ H 2 Cu ＋ H 2 O 适用于大多数中等活泼的金属的冶炼，常用的还原剂有_______、__________、______、___________等。 3.高温还原法 一、金属矿物的开发利用 (1)高温还原炼铜：____________________________ (2)高炉炼铁：____________________________ 焦炭 一氧化碳 氢气 Al CuO ＋ H 2 Cu ＋ H 2 O (3)铝热反应炼铁：____________________________ 一、金属矿物的开发利用 Fe 2 O 3 ＋ 2Al 2Fe ＋ Al 2 O 3 (3)铝热反应炼铁：____________________________ ① 实验现象为： 镁条_____燃烧，火花四溅，__________的热，同时纸漏斗_______，有灼热________落入沙中，待冷却后变___________ 。 ②这个反应的反应物是 ____________________ 。 【铝热反应实验 的相关8个问题】 剧烈 放出大量 被烧穿 熔融物 黑色固体 Fe 2 O 3 和Al粉 ③镁条的作用是_____________________ KClO 3 的作用是________________________ 引燃 ，提供高温 助燃 ，提供氧气 一、金属矿物的开发利用 Fe 2 O 3 ＋ 2Al 2Fe ＋ Al 2 O 3 (3)铝热反应炼铁：____________________________ ④该反应是________ 反应。 ⑤蒸发皿盛沙子的作用是 ____________________________________ 。 【铝热反应实验 的相关8个问题】 放热 上面加少量氯酸钾， ⑥引发铝热反应的操作是：把混合均匀的氧化铁粉末和铝粉放在纸漏斗中，________________________________ _________________________________________________ 防止高温的熔融物使蒸发皿炸裂 并在混合物中间插一根镁条，点燃镁条。 一、金属矿物的开发利用 Fe 2 O 3 ＋ 2Al 2Fe ＋ Al 2 O 3 (3)铝热反应炼铁：____________________________ ⑦铝热反应的用途 Ⅰ _________________ Ⅱ ______________________ 【铝热反应实验 的相关8个问题】 焊接钢轨 ⑧其他的反应也可称为铝热反应，如： ______________________________________________ 冶炼难熔金属 3Fe 3 O 4 ＋8Al 9Fe＋4Al 2 O 3 3MnO 2 ＋4Al 3Mn＋2Al 2 O 3 一、金属矿物的开发利用 Fe 2 O 3 ＋ 2Al 2Fe ＋ Al 2 O 3 (3)铝热反应炼铁：____________________________ 如何分离反应后生成的 Fe和 Al 2 O 3 混合物？ 【补充一 个问题】 过量 NaOH溶液 Fe Fe和 Al 2 O 3 混合物 过滤 NaAlO 2 溶液 一、金属矿物的开发利用 (1)火法炼铜：____________________________________ (2)湿法炼铜：____________________________________ 4.其他方法 冶炼铜 Fe＋CuSO 4 =Cu＋FeSO 4 Cu 2 S＋O 2 2Cu＋SO 2 表4-1 常见金属的冶炼原理 想办法记住 金属活动性 电解法 高温还原法 热分解法 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （ H ） Cu Hg Ag 归纳整理知识 哪些金属用什么方法冶炼？ （三）合理开发和利用矿物资源，主要 途径 有： 利用率 使用量 回收 1.提高金属矿物的________________ 。 2.减少金属的______________。 3.加强金属资源的__________和__________ 。 4.使用________材料代替________材料。 再利用 其他 金属 1.下列有关金属冶炼的说法中，不正确的是 ( ) A．用电解熔融氯化钠的方法得到活泼金属钠 B．在加热的情况下用氢气还原Al 2 O 3 得到金属铝 C．用铝热反应原理炼得熔点较高的金属铬 D．热分解法直接加热HgO得到金属Hg 【自我测试】 B 2.高温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 【自我测试】 A 3.工业上冶炼金属钙可使用的方法是 ( ) A．热分解法 B．热还原法 C．铝热剂法 D．电解法 【自我测试】 D 4. Al 2 O 3 的熔点远远高于AlCl 3 的熔点，为什么选择Al 2 O 3 作电解炼铝的原料而不是AlCl 3 ? 答： AlCl 3 是共价化合物，熔融时无法电离出离子，不导电。 Al 2 O 3 是离子化合物，熔融时能电离 出 离子， 导电。 【自我测试】 5.蓝铜矿的主要成分为 2CuCO 3 ·Cu(OH) 2 ，当它与焦炭一起加热时，可以生成铜、二氧化碳和水，试写出该反应的化学方程式，并注明其反应类型。 【自我测试】 3 [ 2CuCO 3 ·Cu(OH) 2 ] Cu + CO 2 ↑+ H 2 O + C 2 6 7 2 6.工业上以铝土矿(主要成分Al 2 O 3 ·3H 2 O);为原料生产铝，主要包括下列过程： (1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中； (2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体； (3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝； (4)电解熔融氧化铝生成铝。 请写出上述各有关反应的化学方程式，并推测哪一步转化过程消耗的能量最多，为什么 ? 【自我测试】 6.工业上以铝土矿(主要成分Al 2 O 3 ·3H 2 O);为原料生产铝，主要包括下列过程： (1)将粉碎，筛选后的铝土矿溶解在氢氧化钠溶液中； (2)通入过量二氧化碳使(1)所得溶液中析出氢氧化铝固体； (3)使氢氧化铝脱水生成氧化铝； (4)电解熔融氧化铝生成铝。 【自我测试】 (1) Al 2 O 3 ＋2NaOH=2NaAlO 2 ＋H 2 O (2) NaAlO 2 +2H 2 O+CO 2 =Al(OH) 3 ↓+NaHCO 3 Al 2 O 3 +3H 2 O (3) 2Al(OH) 3 (4) 消耗能量最多的是第（4）步。 9.孔雀石的主要成分为CuCO 3 ·Cu(OH) 2 。某同学设计从孔雀石中冶炼铜的方案如下: ①将孔雀石粉碎后加过量的稀硫酸； ②将反应后的混合物过滤； ③向滤液中加入一种金属粉末。 根据上述实验方案，试回答 : (1) 第①步反应中可观察到的现象是什么 ? (2) 第③步加入的金属粉末可以是什么 ? 说明理由。 (3) 设计从滤液中获得铜的另外一种方案。 【自我测试】 （ 1 ）固体溶解，有无色气体生成，溶液变成蓝色。 （2）可以是Fe，因为铁的活泼性比铜强，可从溶液中置换出铜。 （3）加热蒸干，灼烧，将CO（或H 2 ）通过灼热的固体。 二、海水资源的开发和利用 海水资源 水资源 化学资源 二、海水资源的开发和利用 二、海水资源的开发和利用 1.海水 水资源 的利用 海水水资源的利用主要包括 ______________ 和 ________________________________ 等。 直接利用海水进行循环冷却 海水的淡化 从海水中提取 　　　 或从海水中把 　　　　　　　 都可以达到淡化海水的目的 。 淡水 盐分离出去 海水的淡化指的是 二、海水资源的开发和利用 1.海水 水资源 的利用 海水淡化的方法主要有 _________________________________ 等。 蒸馏法 蒸馏法 蒸馏法、电渗析法、离子交换法 二、海水资源的开发和利用 2.海水 化学资源 的开发利用 阅读 P 91实验 4-2 海带 如何证明海带中有碘离子？ 证明海带中含有碘 元素 干海带 海带灰 溶解、过滤 灼烧 残渣 含 I - 的溶液 稀 H 2 SO 4 H 2 O 2 含 I 2 的溶液 淀粉 1 2 3 4 第(3)步的离子方程式 溶液变蓝 如何将海水中的溴离子转变成溴单质？ （阅读教材 P91 页资料卡片 —— 海水提溴） 1 .推测海水提溴的步骤和实验装置； 2 .写出相关的化学方程式。 浓缩海水 溴单质 氢溴酸 单质溴 通入 Cl 2 ① 通入空气， SO 2 吸收 ② 通入 Cl 2 ③ 思考与交流 ① ② 鼓入空气 Cl 2 MnO 2 浓盐酸 Cl 2 浓缩海水 SO 2 溶液 A B C D 海水提溴的实验室模拟装置 ① ② 12.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法 错误 的是（ ） 2015年高考全国卷Ⅱ. A ．向苦卤中通入 Cl 2 是为了提取溴 B ．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C ．工业生产中常选用 NaOH 作为沉淀剂 D ．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用 SO 2 将其还原吸收 C 4.镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如下: (1)为了使MgSO 4 转化为Mg(OH) 2 ，试剂①可以选用 _________，要使MgSO 4 完全转化为沉淀，加入试剂①的量应_________。 (2)加入试剂①后，能够分离得到Mg(OH) 2 沉淀的方法是 ___________。 (3)试剂②可以选用 ____________。 (4)无水MgCl 2 在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl 2 ，该反应的化学方程式 ______________________________________。 NaOH 过量 过滤 盐酸 MgCl 2 Mg+Cl 2 ↑ 证明海带中含有碘，有以下步骤 ① 灼烧海带至完全生成灰，停止加热，冷却； ②在滤液中滴加稀 H 2 SO 4 及 H 2 O 2 ，然后加入几滴淀粉溶液； ③用剪刀剪碎海带，用酒精润湿，放入坩埚中； ④海带灰转移到小烧杯，加蒸馏水，搅拌、煮沸、过滤 . (1) 合理的步骤是 ____________ (2) 证明含碘的步骤是 _______, 现象是 _____________________, 反应的离子方程式是 __________________________ ③①④② ② 滴入淀粉溶液，溶液变蓝 习题 5. 试写出工业上海水提溴、实验室中海带提碘过程中所发生的主要反应的离子方程式。根据上述事实，关于Cl 2 , Br 2 , I 2 , H 2 O 2 , SO 2 五种物质的氧化性相对强弱，你可以明确得出的结论有哪些?推测下列过程的结果，写出有关反应的化学方程式。 (1)将氯气通入溴化钠溶液中; (2)将溴水加入氟化钠溶液中; (3)将氯气通入碘化钠溶液中; (4)将碘加入溴化钠溶液中。 Cl 2 +2NaBr=2NaCl+Br 2 不反应 Cl 2 +2NaI=2NaCl+I 2 不反应 H 2 O 2 >Cl 2 > Br 2 > I 2 > SO 2 氧化性强弱： 10.以金红石(主要成分Ti O 2 )为原料生产金属钛的步骤主要有: (1) 在高温下，向金红石与焦炭的混合物中通入 Cl 2 ，得到 TiCl 4 和一种可燃性气体； (2) 在稀有气体 ( 如氩 ) 氛围和加热的条件下，用镁与 TiCl 4 反应可得到钛。 请写出上述两步反应的化学方程式，并分析反应 (2) 时稀有气体氛围的作用。 TiO 2 ＋ 2C+2Cl 2 TiCl 4 +2CO (1) TiCl 4 +2Mg MgCl 2 +Ti (2)