第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案

第四章

化学与可持续发展

第一节

开发利用金属矿物和海水资源

学习目标：认识金属冶炼的本质并归纳冶炼金属的基本方法。

学习方法：分析、讨论、归纳。

知识点一金属矿物的开发利用

1．金属在自然界中存在的形态

除了____、____等极少数金属外，绝大多数金属以______的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显____化合价。

2．金属冶炼的实质

使金属化合物中的金属离子____电子被________为金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。

3．金属冶炼的一般步骤

4金属冶炼是工业上将金属从其化合物中还原出来的生产过程。金属的活动性不同，可以采用不同的冶炼方法。总的说来，金属的性质越稳定，越容易将其从化合物中还原出来。金属冶炼的方法主要有：

（1）电解法

活泼金属较难用还原剂还原，通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属，例如：

2NaCl（熔融）

2Na+Cl2↑；MgCl2（熔融）

＿＿＿＿＿＿；

2Al2O3

＿＿＿＿＿＿。

(2)热还原法：在金属活动性顺序表中处于＿＿＿位置的金属，通常是用还原剂（＿＿、＿＿、＿＿、＿＿＿等）将金属从其化合物中还原出来，例如：

Fe2O3+ CO ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； WO3+ H2

＿＿＿＿＿＿＿ ＿；

ZnO+ C＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； MgO+ C

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

Fe2O3+ Al

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（铝热反应）； Fe+CuSO4=＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(3)热分解法：对于＿＿＿金属，可以直接用＿＿＿＿＿方法将金属从其化合物中还原出来

＿HgO＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； ＿Ag2O＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(4)有些金属可以利用氧气从其硫化物中冶炼出来，例如：

CuS+O

高温

22

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

(5)物理法：Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。

※总结：K Ca Na Mg Al 电解法

Zn Fe Sn Pb（H）Cu 热还原法

Hg Ag 热分解法

知识点二海水资源的开发利用

一海水水资源的利用

1海水中的水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却

2海水淡化的方法主要有：蒸馏法，电渗析法，离子交换法

淡化方法

原理

蒸馏法

将海水加热至105℃蒸发汽化，然后蒸汽冷凝而得到蒸馏水

电渗析法

利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的

离子交换法

用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阴、阳离子得到去离子水的方法

二海水化学资源的开发利用

1氯碱工业

海水→NaCl―电解―→________、________、________。

电解饱和NaCl溶液的方程式为

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

2海水提镁

（1）

(2)有关反应的化学方程式

MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O MgClHCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O↑

MgCl电解△2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

[典例1

海水是镁的主要来源之一，从海水中提取金属镁的主要生产步骤有：①浓缩结晶

②加熟石灰

③加盐酸

④过滤

⑤熔融电解

(1)正确的生产顺序是______________。

(2)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是________(填序号)。

A．分解反应

B．化合反应

C．置换反应

D．复分解反应

(3)下列关于提取镁的说法中，不正确的是________(填序号)。

A．此法的优点之一是原料来自大海

B．进行①②③步骤的目的是富集MgCl2

C．常用电解熔融氧化镁的方法制取镁

D．电解冶炼镁要消耗大量电能

3．海水中溴的提取

(1)工艺流程：海水除去悬浮――→

―浓缩―→氧化剂提取杂质

―氧化―→

――→Br2(l) (2)原理

①用________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，使溴离子转化为溴单质，离子方程式是________________________________________________________________________。

③向含溴单质的水溶液中通入空气和水蒸气，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：Br2＋SO2＋2H2O===_____________________________________ ___________________________________。

④向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：

2HBr＋Cl2===___________________________________________________________ ________。

⑤用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。

⑥若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是________。

4．海带中碘的提取

(1)流程

(2) 反应方程式：

【典例2】某化学课外小组用海带为原料制取了少量的碘水。现有CCl4从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离出两种溶液。其实验操作可分解为如下几步：

(A)把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；(B)把50mL碘水和15mLCCl4加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；(C)检验分液漏斗活塞上的玻璃塞是否漏液；(D)倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；(E)旋开活塞，用烧杯接收溶液；(F)从分液漏斗的上口倒出上层水溶液；(G)将漏斗上口的玻璃塞打开，使凹槽对准小孔；(H)静置，分层。

(1)正确的操作顺序是：

_____→_____→_____→(A)→(G)→_____→(E)→(F)。(用编号字母填写)。

(2)上述(E)步骤的操作应注意：________________________________________。

上述(G)步骤操作的目的是_____________________________________________。

(3)能用CCl4萃取碘的原因是__________________________________________。

(4)下列物质，不能用作从溴水中萃取溴的溶剂是____________。

(A)苯(B)四氯化碳 (C)酒精(D)碘化钾