8.1.1金属矿物与海水资源的开发利用 讲义高一化学(人教版(2019)必修二)

高中化学人教版（2019）必修第二册
【8.1.1金属矿物与海水资源的开发利用】
【学习要点】
常见金属的冶炼方法
海水资源的开发利用
【知识梳理】
1. 海水的综合利用
（1）海水淡化与化工生产结合、与能源开发结合，已经成为海水综合利用的重要方向。

特别提醒：海水中含量最多的O 、H 两种元素，加上Cl 、Na 、Mg 、S 、Ca 、K 、Br 、
C 、Sr 、B 、F 等11种元素，其总含量超过99%，其他元素为微量。

（2）海水提溴 氧化环节：--++Cl Br Br Cl 2222 吸收环节：--+++++24222242SO Br H O H Br SO
2.海水水资源的利用
（1）海水水资源的利用
包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等
（2）海水淡化的方法
主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法、膜分离法等。

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。

3.合理开发和利用金属资源的主要途径
（1）提高金属矿物的利用率
（2）开发环保高效的金属冶炼方法
（3）防止金属的腐蚀
（4）加强废旧金属的回收和再利用
（5）使用其他材料代替金属材料
【典例分析】
例1.海藻中提取碘的流程如图，请回答下列问题：
（1）指出提取碘的过程中有关实验操作①和②的名称：________；________。

（2）在3 mL含碘的水溶液中加入1mL四氯化碳，振荡静置后观察到试管里的分层现象是图中的________(注：试管中深色区为有色溶液)，上层无色溶液的溶质是:________，下层颜色是________。

（3）含碘离子的溶液中通入过量的Cl2发生的离子方程式为________。

【答案】（1）过滤；萃取分液
（2）D；KCl；紫红色
（3）Cl2+2I-═2Cl-+I2
【解析】（1）提取碘的过程中有关实验操作①是分离不溶性固体和滤液，操作②是由碘的水溶液变为碘单质的有机溶液，故该操作的名称分别为过滤、萃取分液，故答案为：过滤；萃取分液；（2）四氯化碳的密度比水的密度大，分层后有机层在下层，振荡静置后观察到试管里的分层现象是上图中的D，上层无色溶液的溶质是KCl，下层颜色是紫红色，故答案为：D；
KCl；紫红色；(3) 通入氯气发生Cl2+2KI═2KCl+I2，故含碘离子的溶液中通入过量的Cl2发生的离子方程式为Cl2+2I-═2Cl-+I2，故答案为：Cl2+2I-═2Cl-+I2。

例2.化学在金属矿物和海水资源的开发利用过程中具有重要的意义和作用。

按要求回答下列问题。

（1）在工业生产中金属冶炼的原理错误的是________
A 电解熔融的 NaCl 来制取 Na
B 电解熔融的 AlCl3来制取 Al
C CO 还原 Fe2O3制取 Fe
D 铝热反应原理制锰：4Al+3MnO2高温
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3Mn+2 Al2O3
（2）下图是从海水中提取溴的简单流程：
提取溴的过程中，经过 2 次 Br-→ Br2转化的目的是________
（3）吸收塔中发生反应的离子方程式是 ________
（4）海带中富含碘元素，实验室从海带中提取 I2的途径如下图所示：
①步骤 I 灼烧海带至灰烬时所用的主要仪器名称是 ________。

②步骤 IV 向酸化的滤液中加过氧化氢溶液，写出该反应的离子方程式 ________。

③步骤 V 加入萃取剂 M 为 ________，步骤 VI 从 I2的有机溶液获得 I2可以用________的方法。

【答案】（1）B
（2）富集溴
（3）Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO 42-
（4）坩埚；2I-+H2O2+2H+ =I2+2H2O；四氯化碳或苯；蒸馏
【解析】(1)A．钠是活泼的金属，工业上电解熔融的NaCl来制取Na，A正确；
B．铝是活泼的金属，工业上电解熔融的氧化铝来制取Al，熔融的AlCl3不导电，B不正确；
C．铁是较活泼的金属，可以用CO热还原Fe2O3制取Fe，C正确；
D．可以用铝热反应冶炼难溶的金属，即利用铝热反应原理冶炼Mn：4Al+3MnO2高温
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3Mn+2Al2O3， D正确；
【能力提升】
1.下列关于金属冶炼的说法正确的是（）
A. 由于铝的金属性强，故工业上采用电解熔融AlCl3的方法生产单质铝
B. 将钠投入氯化镁饱和溶液中，可置换出镁单质
C. 根据金属的活泼性不同，采用不同的金属冶炼方法
D. 铝热反应需要在高温下进行，是一个典型的吸热反应
2.海水中蕴藏着丰富的资源，海水综合利用的示意图如下：下列说法正确的是（）
①通过氯碱工业可生产的产品有NaOH、NaClO、盐酸等
②除去粗盐中的SO42-、Ca2＋、Mg2＋等杂质，加入试剂及相关操作顺序可以是：NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤→盐酸
③可将MgCl2·6H2O晶体在空气中直接加热脱水得到较纯净的无水MgCl2
④电解MgCl2溶液可制取金属镁
A. ①③
B. ②④
C. ③④
D. ①②
3.工业上冶炼金属钠通常采用的方法是（）
A. 热分解法
B. 热还原法
C. 结晶法
D. 电解法
4.溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。

海水中的碘主要富集在海带中，我国海带产量居世界第一位，除供食用外，大量用于制碘。

提取碘的途径如下图所示，下列有关叙述错误的是( )
A. 操作①在坩埚中进行
B. 操作②③中所用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗
C. 每消耗1molH2O2转移电子数为2N A
D. 溶剂X可选用酒精或苯
5.化学与生活、生产密切相关。

下列叙述错误的是（）
A. 高纯硅可用于制作光导纤维
B. 碳酸钠热溶液呈碱性，可用于除去餐具上的油污
C. 利用太阳能蒸发海水的过程属于物理变化
D. 淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖
【参考答案】
1.【答案】 C
【解析】A．氯化铝为共价化合物，熔融态不导电，故工业上采取电解熔融氧化铝的方法来制备单质铝，故A不符合题意；
B．将钠投入氯化镁饱和溶液中，Na会和水反应，无法置换出单质Mg，故B不符合题意；C．冶炼金属的方法，本质上是由金属的活泼性决定的，故C符合题意；
D．铝热反应需要在高温下进行，是一个典型的放热反应，故D不符合题意；
故答案为：C。

2.【答案】 D
【解析】①氯碱工业过程中发生的反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，Cl2能与NaOH含义生成NaClO，因此通过氯碱工业可生产的产品为NaOH、NaClO，说法正确，①符合题意；
②除去粗盐中的SO42－、Ca2＋和Mg2＋时，需先加BaCl2溶液，再加Na2CO3溶液，利用过量的Na2CO3溶液除去BaCl2，因此加入试剂的顺序为：NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、过滤、稀盐酸，说法正确，②符合题意；
③加热脱水过程中，温度升高，Mg2+的水解程度加大，且水解生成HCl易挥发，因此将MgCl2·6H2O直接在空气中加热脱水，得到的为Mg(OH)2或MgO，制备纯净的无水MgCl2，应在HCl气流中加热脱水，③不符合题意；
④制备金属镁，应电解熔融MgCl2，④不符合题意；
综上，上述说法正确的是①②，D符合题意；
故答案为：D
3.【答案】 D
【解析】Na为活泼金属，常采用电解熔融NaCl的方法制备，故工业上冶炼金属钠通常采用的方法为电解法，D符号题意；
故答案为：D
4.【答案】 D
【解析】A.①只在坩埚中进行，故A不符合题意
B.操作②③是洗涤、过滤，用到的仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，故B不合题意
C.H2O2-I2~2e-，转移的电子数为2NA，故C不符合题意
D.⑤⑥的过程为萃取分液的过程，溶液X为萃取剂，酒精不能做萃取剂。

故答案为：D
5.【答案】 A
【解析】A．高纯硅用于制太阳能电池或芯片等，而光导纤维的材料是二氧化硅，故A符合题意；
B．利用碳酸钠热溶液水解呈碱性，可除餐具上的油污，故B不符合题意；
C．海水蒸发是物理变化，故C不符合题意；
D．淀粉和纤维素均为多糖，一定条件下，淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖，故D 不符合题意；
故答案为A。