2024_2025学年新教材高中化学第8章化学与可持续发展第1节基次时19金属矿物与海水资源的开发利用学案新人教版必修第二册.docVIP

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金属矿物与海水资源的开发利用

学习任务

1．了解金属在自然界中的存在形式，驾驭金属冶炼的一般方法和原理。以金属矿物的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变更综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培育“宏观辨识与社会责任”的核心素养。

2．以海水资源的开发利用为例，了解依据物质的性质及其变更综合利用资源的方法，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培育“科学探究与社会责任”的核心素养。

学问点一金属矿物的开发利用

1．金属元素在自然界中存在的形态

(1)极少数的不活泼金属(金、铂等)以游离态的形式存在。

(2)绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。

(3)在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁。

2．金属冶炼原理与实质

(1)原理：将金属从化合物中还原出来。

(2)实质：化合物中金属得到电子被还原生成金属单质。

3.金属冶炼方法

(1)加热分解法(写出化学方程式)

①制Hg：2HgOeq\o(=====,\s\up10(△))2Hg＋O2↑。

②制Ag：2Ag2Oeq\o(=====,\s\up10(△))4Ag＋O2↑。

(2)电解法(写出化学方程式)

①制Mg：MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up10(电解),\s\do15())Mg＋Cl2↑。

②制Al：2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up10(电解),\s\do15(冰晶石))4Al＋3O2↑。

③制Na：2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up10(电解),\s\do15())2Na＋Cl2↑。

(3)热还原法：高温加热条件下用还原剂把金属还原出来

①常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气、铝等。

②高炉炼铁：CO还原Fe2O3的化学方程式为3CO＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up10(高温),\s\do15())2Fe＋3CO2。

③铝热反应：Al还原Fe2O3的化学方程式为2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up10(高温),\s\do15())2Fe＋Al2O3。

微提示：自然资源包括土地与土壤资源、矿产资源、生物资源、水资源、能源资源、环境资源等。可持续发展包括经济、社会、资源、环境可持续发展等。

4．合理开发和利用金属资源的主要途径

(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)运用其他材料代替金属材料。

推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)金属矿物中的金属均是化合态存在。 (×)

(2)金属冶炼的原理是化合态的金属发生氧化反应被氧化。 (×)

(3)电解熔融的MgCl2和AlCl3可以分别得到Mg和Al。 (×)

(4)CO、H2、Al还原Fe2O3生成Fe的反应均为置换反应。 (×)

学问点二海水资源的开发利用

1．海水水资源的利用

(1)海水水资源的利用，主要包括海水淡化和干脆利用海水进行循环冷却等。

(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分别出去，都可以达到淡化海水的目的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。

2．海水的化学资源利用

(1)海水中的化学元素

海水中含量最多的为O、H两种元素，还有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F等11种元素。其他为微量元素，如Au。

(2)海水中化学资源的利用

(3)从海水中获得能源

①从海水中提取铀和重水，用于核能开发。

②开发潮汐能、波浪能等新型能源。

推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)海水通过离子交换法可以得到纯水。 (×)

(2)海水中含量最多的元素为H和O。 (√)

(3)海水中含有钾元素，仅通过物理变更就可以得到金属钾。 (×)

(4)海水淡化可以加明矾净化。 (×)

海水中的非金属元素通过什么反应提取出来？

提示：通过氧化反应提取。

金属的冶炼原理与方法

1．人类运用金属的年头先后依次与金属活动性有什么关系？青铜器和铁器时代哪个时间早？

提示：金属越活泼，冶炼时所需条件要求越高，在人类历史上出现的相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简洁，人们运用的时间越早，所以青铜器时代比铁器时代早。

2．工业电解法冶炼铝，须要什么试剂和电极材料？电极材料消耗吗？

提示：Al2O3和冰晶石，电极为碳素电极，电极材料在电解过程中有消耗。

3．当铁轨有缝隙时，修理工人常将铝粉与氧化铁的混合物点燃，让熔融的铁水流入铁轨的裂缝，冷却后就将铁轨牢牢的黏结在一起。其中的原理是什么？写出化学方程式。

提示：高温条件下，铝粉与Fe2O3发生置换反应，化学反应方程式为Fe2O