第二节　资源综合利用　环境保护公开课教案

第三章 金属及其化合物

第七课时 开发利用金属矿物和海水资源

〖复习目标〗

（1）了解金属冶炼的基本方法，能够选择合理的方法冶炼金属。

（2）掌握海水资源的综合开发与利用,能够从海水中得到Mg、I2、Br2等物质。

（3）了解合金的概念及其重要应用。

（4）了解化学科学发展对自然资源利用的作用。

〖教学重点〗金属冶炼的基本方法、海水资源的综合开发与利用

〖教学难点〗海水资源的综合开发与利用

〖教学过程〗

【知识精讲】

1、合金及其重要应用

（1）熟记金属活动性顺序

金属活动性顺序

K、Ca、Na 常温下易被氧与O2反应

化，点燃生成过氧化物或其他复杂氧化物

常温下生成碱和氢气

与热水反应

有碱存在与水反应

不反应

与高温水蒸气反应

不反应

常温生成氧化膜

加热化合

Mg Al、Zn Fe、Sn、Pb(H) Cu、Hg、Ag Pt、Au 与H2O反应

与非氧化性酸反应

先与水反应，生与盐溶液反应

成的碱再与盐反应

自然界存在形态

（2）合金

生成盐和氢气

不反应

排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

化合态(Fe有游离态) 游离态

①概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

②性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。

a、熔点：一般比它的各成分金属的低；

1

b、硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

（3）常见金属材料

黑色金属材料：铁、铬、锰以及它们的合金金属材料—有色金属材料：除黑色金属以外的其他金属及其合金①重要的黑色金属材料——钢

钢是用量最大、用途最广的合金。

低碳钢：韧性、焊接性好，强度低碳素钢中碳钢：强度高，韧性及加工性好钢高碳钢：硬而脆，热处理后弹性好

合金钢：具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢

②几种有色金属材料

错误!

2、金属矿物的开发和利用

（1）金属在自然界中存在的形态

除了Au、Pt等极少数金属外，绝大多数金属以化合态的形式存在于自然界中。在这些金属化合物中，金属元素都显正化合价。

（2）金属冶炼的实质

使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：M＋ne=M。

（3）金属冶炼的一般步骤

n＋－

（4）金属冶炼方法

选择金属的冶炼方法时，要依据金属活动性顺序：①热分解法，冶炼的是排在金属活动性顺序后面的一 些不活泼金属；②热还原法，冶炼的是排在金属活动性顺序中处于中间位置的金属；③电解法，冶炼的是排在金属活动性顺序前面的一些比较活泼的金属。

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

主要冶炼方法

①热分解法

2 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu 强―→弱

弱―→强

Hg、Ag Pt、Au 电解法

热还原法

热分解法

物理方法

例如：2HgO2Hg＋O2↑，2Ag2O4Ag＋O2↑。

用热分解冶炼法冶炼金属的特点是：金属元素的金属性弱，金属元素的原子难失去电子，其金属离子容易得到电子，该金属元素所形成的化合物稳定性较差。

②热还原法冶炼金属

a、焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO，。

b、一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe2O3、CuO。

c、氢气还原法。例如：H2还原WO3、Fe3O4，其化学方程式依次为 3H2＋WO3③电解法冶炼金属

例如：Al2O3、MgCl2、NaCl的电解反应。

④利用铝热反应冶炼金属

a、原理

利用铝的还原性，将难熔金属从其氧化物中置换出来：2mAl＋3MnOmb、在冶金工业上用于冶炼难熔金属。

（4）金属的回收和资源保护

①废旧金属最好的处理方法是回收利用。

②回收利用废旧金属的意义是节约矿物资源、减少环境污染、节约能源。

③合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料。

3、海洋资源的开发利用

（1）海水淡化

a、海水淡化途径：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去。

b、海水淡化的方法及其特点

海水淡化的方法主要有蒸馏法(如图所示)、电渗析法、离子交换法等。其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较完善，但成本较高。

mAl2O3＋3nM W＋3H2O,4H2＋Fe3O43Fe＋4H2O。

（2）海水中镁的提取

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①流程

②基本步骤及主要反应：

高温a、制熟石灰：CaCO3=====

CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2。

b、沉淀：Mg＋2OH===Mg(OH)2↓。

c、酸化：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O。

d、蒸发结晶：析出MgCl2·6H2O。

f、脱水：在氯化氢气流中使MgCl2·6H2O脱水制得无水氯化镁。

g、电解：电解熔融氯化镁制得镁。

（3）海水提溴

①工艺流程：

2＋－

②原理

a、用蒸馏法将海水浓缩，用硫酸将浓缩的海水酸化。

b、向酸化的海水中通入适量的氯气，使溴离子转化为溴单质：2Br＋Cl2=Br2＋2Cl。

c、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=2HBr＋H2SO4。

d、向吸收塔内溶液中通入适量的氯气：2HBr＋Cl2=2HCl＋Br2。

f、用四氯化碳(或苯)萃取吸收塔内溶液中的溴单质。

g、若要得到纯净的液溴，采用的分离方法是蒸馏。

（4）海带中碘的提取

①流程

－－

4

②主要化学原理：Cl2＋2KI=2KCl＋I2。

【方法精讲】

1、海水的综合利用总结

2、定量测定合金成分与含量的两种方法

（1）定量集气法：

定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是根据某组分的特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)，其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。

（2）沉淀法：

沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时，涉及到的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)；沉淀(重点是沉淀试剂的选择)；过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量；数据的处理(包括测定结果的误差分析)。

【典例精讲】

【例1】下列有关金属冶炼说法不正确的是 （ ）

．．．A．电解饱和NaCl溶液制备Na B．电解熔融的MgCl2制备Mg C．CO还原赤铁矿（Fe2O3）可用于炼铁 D．Fe和CuSO4溶液的反应可用于湿法炼铜

【答案】A 【解析】A、电解饱和食盐水得到的是氢氧化钠、氢气、氯气，故说法错误；B、工业上电解熔

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融状态下氯化镁得到金属镁单质，故说法正确；C、CO具有还原性，能还原氧化铁得到铁单质，故说法正确；D、利用铁的金属性强于铜，发生置换反应，故说法正确。

【例2】海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源，下图为海水利用的部分过程。下列有关说法正确的是 （ ）

H2O、NH3粗盐海水母液①CO2NaHCO3氯碱工业△Na2CO3精盐Mg(OH)2NaBr③②．MgCl2 6H2O④无水MgCl2⑤Br2SO2水溶液吸收Br2

A．用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3

B．Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3

C．在第③、④、⑤步骤中，溴元素均被氧化

D．工业上通过电解饱和MgCl2溶液制取金属镁

【答案】B 【解析】A、澄清的石灰水与NaHCO3和Na2CO3均反应生成白色沉淀，不能鉴别，A错误；B、碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水、CO2，Na2CO3的热稳定性大于NaHCO3，B正确；C、在第③、⑤步骤中，溴元素均被氧化，在第④步骤中，溴元素被还原，C错误；D、电解饱和氯化镁溶液不能得到Mg单质，而是得氢氧化镁沉淀，D错误，答案选A。

【考题精练】

1．海水开发利用的部分过程如图所示，下列说法错误的是 （ ）

A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴 B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯 C．工业生产常选用NaOH作为沉淀剂 D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收 【答案】C

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【解析】A．向苦卤中通入Cl2置换出溴单质，分离得到溴，通入Cl2是为了提取溴，故A正确；B．粗盐中含有Ca、Mg、SO4等杂质，精制时通常在溶液中依次中加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性，再进行重结晶进行提纯，故B正确；C．工业常选用生石灰或石灰水作沉淀剂，故C错误；D．海水提取溴一般用氯气置换溴离子转化为溴单质，用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收转化为HBr，达到富集的目的，故D正确，故选C。

2．下列有关说法中，正确的是 （ ）

①钢较纯铁不易生锈；②冶炼铝和钠都可以用电解法；③KSCN溶液可以检验Fe离子；④缺钙会引起骨质疏松，缺铁会引起贫血；⑤青铜、不锈钢、硬铝都是合金

A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．①③④ D．①②④⑤

【答案】B 【解析】①钢中含有碳等杂质容易形成原电池，腐蚀更快，错误；②冶炼铝和钠都是用电解法，正确；③铁离子遇到硫氰化钾显红色，可以检验铁离子，正确；④缺钙会使骨质疏松，血液中含铁，缺铁会贫血，正确；⑤三者都为合金，正确。所以选B。

3＋2+2+2-

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