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化学与自然资源的开发利用

【学习目标】

1、能说出化学方法在金属矿物开发中的作用；能记住金属冶炼的一般原理；并能解决不同金属适用的冶炼方法。

2、了解海水中的化学资源，掌握物质提取的化学原理；了解提取溴、碘、镁的原理。

3、体会化学在自然资源开发利用中的作用。树立节约资源、爱护环境、变废为宝等意识；

【知识链接】

1、金属活动顺序表：

。

2、元素在自然界中的存在形态有

态和

态两种；其中以单质形式存在的叫做

态；以化合物形式存在的叫做

态。

[使用说明与学法指导] 1、

先自主学习课本P88-90页，了解课本基础知识，并完成预学案。

2、

将预习中的疑问记录在“我的疑问”处。

【预学案】---自主学习我能行

一、金属矿物的开发利用

1、金属在自然界中的存在形式

金、铂等少数金属以

的形式存在。绝大多数金属以

的形式存在。

2、金属的冶炼方法

（1）热分解法：适用于金属活泼性非常__________的金属的冶炼。

例如：

加热分解HgO冶炼Hg

加热分解Ag2O冶炼Ag _________________________

（2）电解法：适用于金属活泼性非常_________的金属的冶炼。

例如：

电解熔融NaCl冶炼Na __________________________________________________

电解熔融MgCl2冶炼Mg __________________________________________________ （3）热还原法：

大多数金属的冶炼都是通过在高温下发生的氧化还原反应来完成的。

①

常用的还原剂有_______、_______、

_______等。

例如：Fe2O3+3CO—— __________________________ MgO+C—— _____________________________

CuO+H2—— _________________________ ②一些__________也可做还原剂，将相对不活泼的金属从其化合物中置换出来。

例如：铝热法炼铁

（4）其他冶炼方法：

湿法炼铜：

；

火法炼铜：

。

（5）物理方法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度进行水洗法。

4、有效利用金属资源的途径：

提高金属矿物的

，减少金属的

，加强金属资源的

，使用

代替金属材料。

5、金属的回收和资源的保护：

把废旧金属作为一种资源，加以回收利用，既减少了

，防止了

污染，又缓解了

的矛盾。

[我的疑问]：

[探究案]-----同伴互助我快乐！（小组探究并交流）

一、金属的活泼性与其冶炼方法的关系探究

1、金属的冶炼原理：

金属的冶炼就是将金属矿石中的___________从其___________中__________ 出来用于生产和制造各种金属材料。

实质：M n+

+

n e

==

—2、金属活泼性与离子得电子能力的关系

金属越活泼，其对应离子越________________，越难被___________单质. 3、金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系

金属的活动性顺序：

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu 金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

主要冶炼方法

强

→

弱

弱

→

强

Hg Ag Pt Au

二、铝热反应

1、铝热反应实验〖课本P89试验4-1〗，

实验装置

实验操作

如上图铝热反应的实验装置，引发该铝热反应的操作为

___________________________________________________________

现象

（1）、镁条___________,(2)\氧化铁粉末和铝粉发生_____的反应，（3）、反应_____出大量的热，并发出____________的光，（4）、纸漏斗的下部被______，有______物落入沙中，液珠冷却后变为_______色固体。

原因分析及反应方程式

讨论：

（1）在实验中镁条和氯酸钾的作用是什么？ _____________________________________________________________________

（2）、这个实验说明什么？

_____________________________________________________________________ (3)\若将氧化铁换成氧化镁，该反应能否发生?

(填“能”或“不能”)，理由是

2、铝热反应的原理

概念

_____________和金属氧化物在________________下发生剧烈反应并______________热的化学反应

原理

铝作________剂，另有一种__________物作_________剂，用铝将___________物中的___________置换出来

铝热剂

__________和某些_______________（如：_________________________ 等)组成的混合物

反应特点：

在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，生成的金属单质呈熔融状态且易与Al2O3分离。

应用

【训练案】

1、金属冶炼的目的是：

A 把金属化合物还原为金属单质

B 除去金属中的杂质

C 把金属单质变为氧化物

D 把电能转变为化学能

2、冶炼不同的金属，其冶炼方法也可能不同，主要原因是：

A 金属在自然界的分布不同

B 金属在自然界中的含量不同

C 金属在自然界中存在形式不同

D 金属的活动性不同

3、下列各种冶炼方法中，可以制得相应金属的是（

）

A、加热氧化铝

B、加热碳酸钙

C、电解熔融氯化钠

D、氯化钠与铝粉高温共热

4、在冶金工业上，均不能用化学还原剂制得的一组金属是（

）

A.Na

Mg

Al

B.Na

K

Zn

Fe

D.Mg

Al

Zn

Fe

C.Zn

Fe

Cu

Ag

5、宋朝初期，我国已将湿法炼铜应用于生产，其反应原理为（

）

A、CuO+H2==Cu+H2O

B、CuO+CO==CO2+Cu

C、Fe+CuSO4==Cu+FeSO4

D、Cu2(OH)2CO3==2CuO+H2O+CO2↑

6、冶炼和提取金属常用以下几种方法：

①以C或CO、H2作还原剂还原

②电解法

③热分解法

④铝热反应

⑤物理提取法，现冶炼和提取下列金属，试标明适宜的冶炼或提取方法。

Fe________；

Mg________；

Cu_________；

Hg________；

Na_________；

Au_________。

1海水资源的利用

（1）、海水中水的储量约为1.3×109亿吨，约占地球上总水量的

。海水中水资源的利用主要包括

和

。

（2）、海水淡化的方法主要有：

、

、

等。

（3）、海水的蒸馏

主要仪器：A:_______________、B:___________________、C:____________________,冷凝水的流向：________口进，___________口出

2、海水资源的开发利用

（1）、由于与

的相互作用，海水中溶解和悬浮着大量的

________和

。

（2）、海水中主要的化学元素有___________________________________________________,其他为微量元素,总计含有80多种元素. (3)、在预先经过酸化的浓缩海水中，用氯气氧化溴离子使之成为单质溴，反应的离子方程式为：

_______________________________________________________________________________ [我的疑问]：

[探究案]-----同伴互助我快乐！（小组探究并交流）

二、海带中提取碘

实验步骤

取约3g干海带，去净表面附着物，剪碎。（不洗）

现 象

_________________ 用离子方程式表示

________________

用少量的无水酒精润湿海带，放在坩埚内灼烧成灰

冷却后转移到小烧杯中，加约温水10mL并充分搅拌，将该混合物过滤，保留滤液。

往滤液中加几滴稀硫酸和H2O2，观察。

再往上述溶液中加入几滴淀粉溶液，观察。

总结：1、海带中含碘元素的检验

（1）、关键反应的反应原理：________________________________________（用离子方程式）

（2）、步骤及方法：

晒干

水

滴入( ) -I2

(H2O) 含I水溶液

(H+,aq) 海带水

海带

（ ）

加热

淀粉

变__________ 2、海带中提取碘

（1）、流程

海带 浸泡 （ ） （ ） 提纯 碘单质

（2）、主要的化学原理：__________________________________________________最后，单质碘用__________或____________萃取，分液后用________________将碘与有机溶剂分开。

【思考与交流】 (1)、检验海带中是否含有碘元素时，能否用氯水代替稀硫酸和双氧水？

_______________________________________________________________________________ （2）、结合课本P85资料卡片内容，设计一个实验方案，模拟Br转变为Br2的生产过程，写出实验步骤及有关的化学方程式。

步骤：①浓缩，②________,③_______，④提取. 流程：

提取粗盐

硫酸酸化

空气吹出

含溴的空气

海水

苦卤

（ ）置换

含溴的海水

吸收（ ）

含溴的水

冷凝分液 （ ）

（ ）

吸收液

溴蒸气

液溴

溶液

粗溴水

有关的化学方程式：______________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ 【知识拓展】海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如下图所示：

_

请根据以上流程步骤，写出涉及到化学方程式。

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

【训练案】

1、海水是取之不尽的化工原料资源，从海水中可提取各种化工原料。下图是工业上对海水的几项综合利用的示意图：

试回答下列问题：

（1）．粗盐中含有Ca2、Mg2、SO42等杂质，精制时所用试剂为：①盐酸②BaCl2溶＋＋－液③NaOH溶液④Na2CO3溶液。加入试剂的顺序是

。

（2）．写出滤液与石灰水反应的离子方程式

。

（3）．电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列

气体中冷却。

A．H2

B．N2

C．CO2

D．O2

2、海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素．碘元素以碘离子的形式存在．实验室里从海藻中提取碘的流程如下图：

(1)指出制取碘的过程中有关的实验操作名称：

① _______________________________,②___________________________________．

(2)提取碘的过程中．可供选择的有机试剂是_____________________________．

A．甲苯、酒精

B．四氯化碳、苯 ．汽油、乙酸

D．汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液．实验室里有烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶、石棉网以及必要的夹持仪器、物品．尚缺少的玻璃仪器是____________________．

（4）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液．还需要经过蒸馏．观察上述实验装

置指出其错误之处．并加以改正。

_________________________________________________________________________ (5)进行上述蒸馏操作时．使用水浴的原因是____________________________________ 最后晶态碘在_____________________________________________里聚集。