归纳与整理教学实录与评析

第四章归纳与总结

重难点专题突破

1

金属的冶炼方法

1．金属冶炼方法与金属活动性的关系

金属的活动性顺序

金属原子失电子能力

金属离子得电子能力

自然界中的存在形态

主要冶炼方法

化合态

电解法

K Ca Na

Mg Al Zn Fe Sn

Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 强→弱

弱→强

多数是化合态、极少数是游离态

热还原法

热分解法

游离态

物理方法

由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属单质的能力不同，因而不同的金属就有不同的冶炼方法。在金属活动性顺序表中，金属位置越靠后，越易被还原，用一般还原方法就能使金属还原。金属位置越靠前，越难被还原，最活泼的金属只能用最强的还原手段来还原。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。金属应用的早晚就是由金属的活动性决定的，金属越活泼，冶炼越难，其使用时间就越晚。铝的应用比铁晚，就是因为铝难冶炼，只有发现用电解法冶炼后，才能大量冶炼铝。

【典例1】

金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法中不正确的是(

) A．合金的性质与其成分金属的性质不完全相同

B．工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的

C．金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子

D．越活泼的金属越难冶炼

解析

合金的性质与其成分金属的性质不完全相同，如硬度、强度更大，熔点更低等，A正确；因AlCl3是共价化合物，熔融时不导电，冶炼铝时应采用冰晶石(Na3AlF6)作熔剂电解熔融Al2O3的方法，B错误；金属冶炼就是把金属阳离子还原为金属原子，C正确；越活泼的金属，其金属阳离子的氧化性越弱，越难被还原，D正确。

答案

B 2．几种常用金属冶炼方法的比较

方法名称

△举例

2Ag2O=====4Ag＋O2↑

2HgO=====2Hg＋O2↑

△主要特点

适合冶炼活动性较差的金属

热分解法

冶炼的金属为合金CO作还原剂

Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2

高温(含碳)，生产成本较低

H2作还原剂

热还原法

Na、Mg、Al 作还原剂

WO3＋3H2=====

W＋3H2O Cr2O3＋2Al=====2Cr＋Al2O3 4Na＋TiCl4=====4NaCl＋Ti 2ZnO＋C=====2Zn＋CO2 2CuO＋C=====CO2＋2Cu 高温高温高温高温高温冶炼金属纯度较高，成本较高

冶炼难熔金属，纯度较高，成本较高

冶炼金属成本较低，易形成合金(含碳)

金属纯度高，耗电量大，生产成本高

C作还原剂

电解法

2Al2O3(熔融)=====

4Al＋3O2↑

冰晶石电解[特别提示]

炼铁时，CO来源于焦炭与空气中O2的反应，会在金属中含有碳元素，形成含碳的合金。

【典例2】

金属锂是密度最小的金属，等质量的不同金属，锂可以释放出更多的电子，故常用来制造高性能电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则冶炼金属锂应采用的方法是(

) A．电解法

B．热还原法

C．热分解法

D．铝热法

解析

Na、Mg都很活泼，常用电解法冶炼，而Li活动性介于Na与Mg之间，故Li也应采用电解法冶炼。

答案

A

2

海水资源的综合利用

1．海水水资源的利用

海水水资源的利用主要包括直接利用和海水淡化。海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉；海水淡化可解决淡水资源不足问题。

海水淡化现有20多种技术方法。目前技术纯熟、经济效益较好的有蒸馏法、冷冻法、反渗透法、电渗析法等。

(1)蒸馏法

蒸馏法历史最久，技术、工艺比较完善，是目前海水淡化的主要方法。蒸馏淡化过程的实质如同水蒸气的形成，使海水受热蒸发形成水蒸气，水蒸气在一定条件下遇冷形成不带咸味的水，但蒸馏法的弊端是消耗能量多并在仪器里产生大量的锅垢。

(2)冷冻法

冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法相比，耗能低、结垢轻，但得到的淡水味道不佳。

(3)反渗透法

反渗透法通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的，其最大优点是节能。反渗透法正逐步取代蒸馏法成为最广泛的方法。

(4)电渗析法

电渗析法是将具有选择透过性的阳离子膜与阴离子膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，相邻隔室实现海水浓缩与淡化。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。

2．海水化学资源的利用

(1)海水制盐

海水制盐又称海水晒盐。其方法是把海水引到盐滩上，利用日光和风力使水分蒸发，得到食盐(即蒸发海水，使食盐浓缩结晶)。食盐除在食品中作调味剂外，它还是一种工业原料：

①氯碱工业：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

②制钠和氯气：2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑

③制盐酸：H2＋Cl2=====2HCl ④制漂白剂：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O ⑤制纯碱：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl,2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O [特别提示]

海水晒盐得到的是粗盐，含有Ca2、Mg2、SO24等杂质，精制后得到NaCl饱＋＋－电解电解点燃△和溶液，精制时通常在其中依次加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后，再加适量盐酸调节至中性即可。

(2)海水提镁

反应流程：

有关反应的化学方程式：

①CaCO3=====CaO＋CO2↑

②CaO＋H2O===Ca(OH)2

高温

③MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2

④Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O ⑤MgCl2·6H2O=====MgCl2＋6H2O △⑥MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

(3)海水提溴

①浓缩：海水晒盐和海水淡化的过程中副产物Br得到浓缩；

②氧化：向浓缩的海水中通入适量的Cl2，将Br氧化为Br2，反应的离子方程式为Cl2＋2Br－－－HCl电解===Br2＋2Cl；

－③富集：利用溴的挥发性，通入热空气和水蒸气，吹出的溴蒸气用SO2吸收。反应的化学方程式为Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；

④提取：再用Cl2将HBr氧化得到产品溴。

(4)海带中提碘

①流程

海带――→海带灰→浸泡→氧化→过滤→提纯→碘单质；

②主要的化学原理：2H＋2I＋H2O2===I2＋2H2O或Cl2＋2KI===2KCl＋I2。

[特别提示]

①海水中提取Mg、Br2、I2时均有氧化还原反应发生，且在提取Br2和I2时，氧化剂均可为Cl2，同样均用有机溶剂萃取水溶液中的Br2和I2，分液后再利用蒸馏法将Br2或I2与有机溶剂分开；

②利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水，以减少能耗。利用海水淡化后溴离子得到浓缩的浓海水，以提高制溴的效益。

【典例3】

海带含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：

＋－灼烧

请填写下列空白：

(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的仪器是________(从下列仪器中选择所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。

A．烧杯

B．坩埚

C．表面皿

D．泥三角

E．酒精灯

F．干燥器

(2)步骤③的实验操作名称是________；步骤⑥的目的是从含碘的苯溶液中分离出碘和回收

苯，该步骤的实验操作名称是________。

(3)步骤④反应的离子方程式是____________________________________________。

(4)步骤⑤中，某学生选择用苯来提取碘的理由是____________________________。

(5)请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：________________________________________________________________________。

解析

(1)灼烧海带在坩埚里进行，坩埚放在泥三角上，用酒精灯加热，且要用玻璃棒搅拌，使其充分反应。(2)分离悬浊液得到含碘溶液和残渣，采用过滤法；碘溶于苯中，苯易挥发，碘固体易升华，可以通过蒸馏方法得到碘和苯。(3)联想二氧化锰氧化浓盐酸中氯离子，I还原性强于Cl，在酸性条件下二氧化锰一定能氧化I，MnO2＋2I＋4H===I2＋Mn2＋2H2O。(4)萃取剂必须具备三个条件：①不溶于水，也不与水反应；②被萃取＋－－－－＋的物质在该萃取剂中溶解度大于在水中的溶解度；③被萃取的物质与该萃取剂不发生反应。苯符合萃取剂选用条件，苯不溶于水，且不与水反应；苯是非极性溶剂，碘是非极性分子，根据相似相溶原理，碘易溶于苯而在极性溶剂水中溶解度相对较小；碘与苯不反应。除苯作萃取剂外，四氯化碳等有机溶剂也可以作碘的萃取剂。(5)利用“碘与淀粉溶液混合，溶液呈蓝色”这一特征现象检验水层里是否有碘单质存在。设计实验方法包括步骤、现象、结论及解释。

答案

(1)BDE

(2)过滤

蒸馏

(3)2I＋MnO2＋4H===Mn2＋I2＋2H2O －＋＋(4)苯与水互不相溶；碘在苯中的溶解度比在水中大

(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明还有单质碘)