化学人教版高一必修2学案：知识梳理_第四章1.开发利用金属矿物和海水资源

第一节开发利用金属矿物和海水资源知识梳理
一、金属的化学性质
1.大多数金属与许多非金属单质在一定条件下发生反应
Fe+S △
FeS 6Fe+4O2点燃2Fe3O42Cu+S
△
2
S Hg+S====HgS
2.金属与酸的反应
位于金属活动顺序表中氢前面的金属，与非氧化性的酸反应，生成盐和氢气。

Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑
Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑
3.金属与水的反应
位于金属活动顺序表中氢前面的金属，与水在常温或加热条件下发生反应。

2Na+2H2O====2NaOH+H2↑
Mg+2H2O △
Mg(OH)2+H2↑
4.金属与其他金属的盐溶液的反应
金属活动顺序表中，排在前面的金属能把排在其后面的金属从其盐溶液中置换出来。

2Al+3Hg(NO3)2====2Al(NO3)3+3Hg
Fe+CuSO4====FeSO4+Cu
Cu+AgNO3====Cu(NO3)2+Ag
二、金属冶炼的原理
金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，聚集成为金属单质。

三、金属冶炼的步骤
第一步：矿石的富集，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。

第二步：冶炼，利用氧化还原反应，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属单质。

第三步：精炼，采用一定的方法，提炼纯金属。

四、金属的冶炼方法
1.热分解法(很不活泼金属)：适用于金属活动顺序表中Hg及其以后的金属。

2HgO △
2Hg+O2↑
2Ag2O △
2
↑
2.热还原法：常用的还原剂有焦炭、CO、H2、活泼金属，适用于金属活动顺序表中Zn、Cu之间的金属。

Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
WO3+3H2高温W+3H2O
Cr2O3+2Al高温Al2O3+2Cr
3.电解法：适用于金属活动顺序表中Al及其以前的金属。

2Al2O3(熔融)电解4Al+3O2↑
2NaCl(熔融)电解2Na+Cl2↑
五、海水资源的开发利用
1.海水资源
海水中的元素可分为以下几种：
2.海水水资源的利用
海水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。

海水淡化的方法主要有：(1)蒸馏法：其中普遍采用的是“多级闪急蒸馏法”，70%的淡化海水是用这种方法生产的。

常压下，水的沸点
是100 ℃，减压时水的沸点降低。

“多级闪急蒸馏法”就是设计了一种压强一个比一个低的蒸发室，将它们连通在一起，当高温海水从它们中间通过时，水就会被瞬间蒸发变为水蒸气，经冷凝成为淡水。

(2)电渗析法：将具有选择透过性的正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)交替排列，组成多个相互独立的隔室，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动，隔室内海水被淡化，而相邻隔室内的海水被浓缩，淡水与浓缩海水得以分离。

(3)反渗析法：利用只允许溶剂透过，不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分开。

(4)结晶法：在海水中加入极易挥发的物质——丁烷，丁烷挥发带走海水的热量使海水中的水结冰，从而使水和盐分离。

(5)离子交换法。

3.海水化学资源的利用
海水化学资源的利用是通过对海水的综合开发，制得氯化钠、镁、钾、溴及其化工产品等，如海水提溴。

海水提溴的过程如下图：
知识导学
1.注意理解金属的还原性
金属单质具有相对较活泼的性质，主要表现为还原性。

以化合态形式存在的金属较多，以游离态形式存在的金属元素较少。

有的金属元素含量较高，有的金属元素含量较低。

如几种金属元素在地壳中的质量分数为：
Al：7.45%，Fe：4.2%，Ca：3.25%，Na：2.40%
金属元素的原子失去电子越容易，该金属元素的阳离子得电子就越难，金属元素的原子失去电子越难；该金属元素的阳离子得电子就越容易。

不同的金属元素，其金属性不同，因此，将不同的金属元素由化合态还原为游离态的难易程度不同，有的甚至相差很大。

2.金属冶炼的实质是利用还原的方法使金属化合物中的化合态金属得到电子变成金属单质。

M n++ne-−→
−M
用焦炭还原冶炼法冶炼金属，炼得的金属往往会有少量的碳熔合在其中。

又由于用一氧化碳冶炼法冶炼金属时，一氧化碳一般是在金属冶炼炉中通过下列反应生成：
C(焦炭)+O2△
CO2
CO2+C(焦炭)高温2CO
所以，用一氧化碳冶炼法炼得金属也会含有少量的碳。

用氢气还原法冶炼金属，炼得金属的纯度相对较高，但成本也较高。

用铝热反应法冶炼金属，克服了被炼金属及其氧化物熔点高、难以冶炼的问题，但成本也较高。

由于金属矿石中一般混有多种杂质且在高温下少量还原剂与炼出的金属熔合等原因，用热还原冶炼法炼得的金属往往不纯。

但是这种不纯，有的是有必要的，也有的是不必要的而需要提纯。

3.注意：氧化铝通常为固体，熔点在2 000 ℃以上。

固态的氧化铝不能被电解，熔融态的氧化铝才能被电解。

若将氧化铝加热，要消耗很多的能量。

若有冰晶石存在，氧化铝就能在较低的温度下变为液体。

为了减少能耗，电解氧化铝时使用冰晶石。

4.海水资源主要了解以下几个方面
（1）海水淡化：把海水中的盐与水分离，得到淡水。

其方法有蒸馏法、电渗法、离子交换法等。

（2）海水制取食盐：主要方法是利用太阳能晒制。

（3）海水提铀：主要方法是采用各种高效吸附剂富集铀，再分离得到铀。

（4）海水制取溴：主要方法是空气吹出法。

主要流程：
疑难突破
1.海水中含有哪些资源？
剖析：海洋资源系指能在海水中生存的生物，溶解于海水中的化学元素和淡水，海水运动所产生的能量，海水中贮存的热量，深层海底蕴藏的资源，特别是海底各种固态矿物，以及在深层海水中所形成的压力差、海水与淡水之间所具有的浓度差等。

海洋里生物资源数量相当多。

有人估计，海洋中约有20多万种海洋生物，在不破坏生态平衡的情况下，每年约为人类提供30亿吨水产品，至少可供300亿人食用。

也有人估算，海洋给人类提供食物的能力，等于世界上所有陆地面积农产品的1 000倍。

值得一提的是，海水中含有可用作核燃料的铀元素(U)。

海洋中富有化学资源，蕴藏着大量的石油、天然气、煤、金、硫、铜、镍、磷、锰、铁、钴、锌、汞、铬、钼等许多金属矿藏。

2.为什么不同的金属的冶炼的方法不同？
剖析：冶炼金属的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子。

由于不同的金属离子得电子的能力不同，所以冶炼的方法不同。

金属元素的原子失去电子越容易，该金属元素的阳离子得电子就越难；金属元素的原子失去电子越难，
该金属元素的阳离子得电子就越容易，该金属越易被还原冶炼。