归纳与整理优质课教案

开发利用金属矿物和海水资源

【教学目标】进一步认识和理解金属矿物的开发利用，掌握金属冶炼的一般方法；进一步认识和理解海水资源的开发利用。理解金属矿物和海水资源开发、利用的意义，增强可持续发展理念。

【教学重点】金属的冶炼、海水中提取溴、碘、镁等化学资源的方法、原理。

【教学方法】讲练结合

【教学内容】

一、

金属资源的回收利用

要点一、金属的冶炼方法

由于大多数金属的化学性质活泼，在自然界中主要以化合态形式存在（金、铂等少数金属例外），所以使用的金属大多数是人工制得的。金属冶炼的实质就是利用氧化还原反应使金属化合物中的金属元素得到电子被还原为金属单质：Mn++ne-

M。因不同金属的阳离子得电子的能力不同，故不同金属采取不同的冶炼方法。

1、热分解法。有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。在金属活动性顺序表中，位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解。例如：

2HgO2Hg+O2↑

2Ag2O4Ag+O2↑

2、热还原法。多数金属的冶炼采用热还原法。常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属铝等。例如：

Fe2O3+3COFe2O3+2Al2Fe+3CO2

WO3+3H22Fe+Al2O3

W+3H2O

ZnO+CZn+CO↑

3、电解法。在金属活动性顺序表中，钾、钙、钠、镁、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。例如：

2NaCl（熔融）

2Na+Cl2↑

MgCl2（熔融）Mg+Cl2↑

4、湿法。在工业上还有一种冶金方法叫做湿法冶金，也称为水法冶金。它是利用在溶液中发生的化学反应（如置换反应），对金属进行提取和分离的冶金过

程。例如：

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 要点二、铝热反应

炼铁通常用热还原法。工业上采用的高炉炼铁和铝热法炼铁都属于热还原法。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2（高炉炼铁） Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3（铝热法炼铁）

Fe2O3与Al的反应叫做“铝热反应”，Fe2O3和Al的混合物叫做“铝热剂”。与Fe2O3性质相似的FeO、Fe3O4、CuO、TiO2（二氧化钛）、V2O5（五氧化二钒）、Cr2O3（三氧化二铬）、MnO2、Co3O4（四氧化三钴）、WO3（三氧化钨）等氧化物，也都能与金属铝在高温下发生氧化还原反应，生成Al2O3和新的金属单质，放出大量的热，这样的反应都属于铝热反应。

3Fe3O4+8Al3MnO2+4Al3Co3O4+8AlCr2O3+2Al9Fe+4Al2O3 3CuO+2Al3Cu+Al2O3 6V+5Al2O3 3Ti+2Al2O3 金属+Al2O3

3Mn+2Al2O3 3V2O5+10Al9Co+4Al2O3 3TiO2+4Al2Cr+Al2O3 概括为：

金属氧化物+Al铝热反应一般有两个方面的重要应用：一是冶炼高熔点的金属；二是焊接金属，如用Fe2O3和Al的混合物做焊药（铝热剂）焊接铁路钢轨等。

反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。

其中镁条为引燃物质，氯酸钾为助燃物质。

要点三、废旧金属的回收

意义：地球上的金属矿产资源有限且不能再生。废旧金属是一种固体废弃物，会污染环境。废旧金属的回收利用，既减少了垃圾量、防止污染环境，又缓解了资源短缺的问题。

方式：将回收的废旧金属重新制成金属或它们的化合物再利用。例如：废旧钢铁可以用于炼钢，回收一个铝质饮料罐比制造一个新的铝质饮料罐节约能源约95%。废铁屑等可以用于制铁盐，从电解精炼铜的阳极泥中，可回收金、银等贵重金属。

二、

海水资源的开发利用

要点一、海水的淡化

海水利用包括海水直接利用、海水淡化和海水综合利用，以及海水农业等。海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径，是海水利用的重点。

海水淡化的方法主要有：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法：、离子交换法等。

要点二、从海水中提取溴

在海水中，溴总是以溴化镁和溴化钠的形式存在。提取溴的方法常用空气吹出法，即首先浓缩海水，使溴盐富集；加酸使海水酸化（调节化学平衡，防止氯的各价酸生成），通入氯气，溴离子被氧化成单质溴；然后用空气将溴吹出，用纯碱溶液或SO2来吸收，再经氧化得到Br2。

（1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的反应有：

①

Cl2

+ 2Br-＝Br2

+ 2Cl-

；

②

Br2+3CO32-=BrO3-+5Br-+3CO2↑；

--+③

BrO3+5Br+6H=3Br2+3H2O。

（2）空气吹出SO2吸收法。该方法基本同（1），只是将吹出的溴用SO2来吸收，使溴转化为氢溴酸，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。该方法涉及的反应有：

Br2

+ SO2

+ 2H2O＝2HBr + H2SO4 2HBr + Cl2＝2HCl+ Br2

要点三、从海水中提取碘

1.主要实验操作：① ，③ 。后期处理是指 。灼烧海带时，除需要三脚架外，还需要用到的实验仪器是 A．烧杯

B．坩埚 C．表面皿 D．泥三角 E．酒精灯

F．干燥器

2. 氧化I-的主要反应：若用适量Cl2，离子方程式为： 。

若酸化后再用双氧水氧化，离子方程式为： 。

若在富含碘离子的溶液中加入MnO2和稀硫酸，离子方程式为： 。

3. 提取碘的过程中，可选有机溶剂是四氯化碳、苯等，理由是 。

4.为使海藻中I- 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。尚缺少的仪器是 。

5. 检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法： 答案：1. 过滤 萃取、分液 蒸馏 BDE 2. Cl2

+ 2I-＝I2

+ 2Cl-

2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O 2I－＋MnO2＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O 3. 四氯化碳、苯等与水互不相溶，碘在其中的溶解度比在水中大

4. 分液漏斗

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）

要点四、从海水中提取镁

从海水中提取镁：把贝壳制成石灰乳，把石灰乳注入到盛有海水的容器中，使海水中的氯化镁变为氢氧化镁沉淀，向滤出的氢氧化镁中再加盐酸，使之生成氯化镁，并将其溶液煮沸、浓缩、烘干成无水氯化镁，经过电解熔融氯化镁，便得到金属镁和氯气。主要反应方程式如下：

Ca(OH)2+MgCl2＝CaCl2+Mg(OH)2↓

Mg(OH)2

+ 2HCl＝MgCl2

+ 2H2O

MgCl2(熔融)

Mg + Cl2↑