2025年高中化学新教材同步必修第二册 第8章　第1节　第1课时　金属矿物、海水资源的开发利用.docx

第一节自然资源的开发利用

第1课时金属矿物、海水资源的开发利用

[核心素养发展目标]1.了解金属在自然界中的存在形式，理解金属冶炼的一般原理，掌握活泼性不同的金属冶炼的一般方法，形成金属冶炼方法知识模型，培养证据推理与模型认知能力。2.了解海水的主要组成元素、海水资源及开发利用的主要方式，掌握从海水中提取溴的化学反应原理及实验方法，培养科学探究与创新意识的学科素养。3.通过对金属冶炼原理及海水资源综合利用的认识，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义，培养科学态度和社会责任的学科素养。

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

2.金属的冶炼

(1)概念：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

(2)原理：利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，从而获得金属单质。即Mn++ne-===M。

3.金属的冶炼方法

(1)金属活泼性与冶炼方法的关系如下：

(2)金属的冶炼方法

热分解法

分解HgO

2HgO2Hg+O2↑

分解Ag2O

2Ag2O4Ag+O2↑

电解法

冶炼钠

2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑

冶炼镁

MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑

冶炼铝

2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑

热还原法

高炉炼铁

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

铝热法炼铁

2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe

其他方法

湿法炼铜

Fe+CuSO4FeSO4+Cu

火法炼铜

Cu2S+O22Cu+SO2

思考1结合下列表格物质的熔、沸点数据分析，为什么冶炼镁时，选择MgCl2而不是MgO？为什么冶炼铝时，选择Al2O3而不是AlCl3？

物质

MgO

Al2O3

MgCl2

AlCl3

熔点/℃

2852

2054

714

190(以分子形式存在)

沸点/℃

3600

2980

1412

180

提示从表中可以发现，MgO熔点高，耗能多；AlCl3的沸点比熔点低，易升华，是共价化合物，熔融状态下不导电。

思考2计算表明，从铝土矿生产1mol铝消耗的电能至少为1.8×106J，回收铝制饮料罐得到铝与从铝土矿得到铝相比，前者的能耗仅为后者的3%~5%。通过对上述数据的分析和比较，你想到了什么？

提示(1)从铝土矿制铝消耗的能量要远远高于回收铝制饮料罐得到铝消耗的能量，加强废旧金属的回收和再利用是合理利用金属资源的重要途径。

(2)实际生产中，从金属矿物到纯净金属的冶炼过程是一个复杂的过程，在得到所需产品的同时也会产生废弃物，因此必须考虑废弃物的处理对环境的影响，走可持续发展道路。

4.金属矿物资源的开发和利用措施

(1)提高金属矿物的利用率。

(2)开发环保高效的金属冶炼方法。

(3)防止金属的腐蚀。

(4)加强废旧金属的回收和再利用。

(5)使用其他材料代替金属材料，减少金属的使用量。

1.判断正误

(1)利用化合物冶炼金属时，金属元素一定发生还原反应()

(2)越活泼的金属元素，人类利用的越晚()

(3)用热还原法冶炼金属时，可以用H2将Mg从其化合物中还原出来()

(4)可以通过电解饱和食盐水的方法获取金属钠()

(5)可以通过电解熔融的MgO和AlCl3来制备金属Mg、Al()

答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×

2.(2024·福建泉州高一下段考)金属的冶炼与生产、生活及国防军事等领域均密切相关。下列有关金属冶炼的原理错误的是()

A.用电解法制取金属钠：2NaCl熔融2Na+Cl2↑

B.用Al作还原剂冶炼金属V：3V2O5+10Al6V+5Al2O3

C.用H2作还原剂冶炼金属Ag：Ag2O+H22Ag+H2O

D.用活泼金属Na为还原剂冶炼Ti：4Na+TiCl4熔融Ti+4NaCl

答案C

解析银是不活泼的金属，一般采用加热Ag2O的方法冶炼Ag，故选C。

3.工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，还有少量的Fe2O3等杂质)提取氧化铝作冶炼铝的原料，提取的操作过程如下：

(1)步骤Ⅰ和Ⅱ中分离溶液和沉淀的操作为，所用到的玻璃仪器是。?

(2)沉淀M中除含有泥沙外，一定还含有，固体N是。?

(3)滤液X中，含铝元素的溶质的化学式为，它属于(填“酸”“碱”或“盐”)类物质。?

(4)实验室里通常向AlCl3溶液中加入(填“氨水”或“NaOH溶液”)来制取Al(OH)3。?

答案(1)过滤烧杯、漏斗、玻璃棒(2)Fe2O3

Al2O3(3)Na[Al(OH)4]盐(4)氨水

解析铝土矿中加入浓NaOH溶液，Fe2O3和氢氧化钠不反应，氧化铝与NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4