1、第三节 化学键,开发利用金属矿物和海水资源,优化设计 设计人生,2011-2012年高考第一轮复习,1. 了解金属的冶炼。2了解我国无机化工的生产资源和产品的主要种类。3了解海水的综合利用。,第一节 开发利用金属矿物和海水资源,1金属在自然界的存在金、铂等化学性质不活泼的金属在自然界中以 存在，化学性质较活泼的金属在自然界中以 存在。 2金属冶炼的一般步骤(1) ：除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。(2)冶炼：利用氧化还原反应，用 把金属矿石中的金属离子 成金属单质。(3)精炼：提纯金属。,游离态,化合态,富集,还原剂,还原,Fe3CO2,2HgO2,W3H2O,2Al2O33Mn,4Al3
2、O2,4.铝热反应Al是 剂，另一种氧化物是 剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应。如：Fe2O32Al 。,还原,氧化,2FeAl2O3,1水资源的利用(1)直接利用海水进行 ；(2)海水淡化：主要方法有 、 、 。 2化学资源的利用(1)海水中的化学资源海水中H、O两种元素，加上 等 11种元素的总量超过 ，其他为微量元素。,循环冷却,蒸馏法,电渗析法,离子交换法,Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr,99%,(2)海水提碘某些海产品如海带、海藻等可以将海水中的碘富集，因而含有较多的碘元素。(3)海水提溴向浓缩的海水中通入Cl2，反应的离子方程式为： 。 3新型能源的开
3、发(1) 和 是核能开发的重要原料。(2)潮汐能、波浪能是待开发的新型能源。,铀,重水,2BrCl2=Br22Cl,1金属冶炼的反应物质：金属冶炼的实质是使金属化合物中的金属离子得到电 子被还原为金属单质的过程：Mnne=M。 2金属的冶炼方法：金属冶炼方法与金属活动性顺序有关。一般情况下，在金 属活动性顺序表中，越靠前的金属其金属离子越难被还原，最活泼的金属只能用最强的手段来还原。越靠后的金属，活泼性越差，其金属离子越易被还原，一般的还原方法就可以。,金属活动顺序与金属冶炼方法的关系,【例1】 下列金属冶炼的反应反应物质，错误的是( )A2NaCl 2NaCl2 BMgOH2 MgH2OCF
4、e3O44CO 3Fe4CO2 D2HgO 2HgO2解析：该题考查金属冶炼的最基本的反应反应物质，A为电解法，正确。B用H2还原MgO炼镁违背反应反应物质，不正确。C用还原法炼铁正确。D用热分解法炼汞，正确。答案：B,当一种金属可用多种方法冶炼时，工业一般采用经济效益高、污染小的方法。 热分解法优于焦炭还原法； 焦炭还原法优于铝热还原法； 铝热还原法优于电解还原法； 从环保角度，H2还原法优于CO还原法。,1下列可被工业上采用的冶金方法是( )A电解熔融的氯化铝制铝 B电解熔融的氯化镁制镁C电解氯化钠溶液制钠 D高温下用H2还原氧化镁制镁,解析：氯化铝是共价化合物，熔融状态下以分子形式存在，
5、其中缺少自由移动的离子，基本不导电，故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。A不可选。Na、Mg2、Al3在水溶液中电解时，电子被H得到，因而电解比氢活泼的金属阳离子的水溶液是得不到金属单质的。C不可选。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如H2、CO、C等)把它们从化合物中还原出来。况且，MgO熔点很高。工业上制取镁是采用电解熔融MgCl2的方法。D不可选。 答案：B,1以海水中NaCl为原料的相关化工产品,相关化学反应： 2NaCl2H2O 2NaOHCl2H2 2NaOHCl2=NaClNaClOH2O 2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2O Cl2H2 2HCl,2.
6、海水中提取溴的基本思路3 海水提镁，最基本的方法就是往海水里加碱，得到Mg(OH)2沉淀，将沉淀分离出来后再加入盐酸把它变成MgCl2之后，经过滤、干燥、电解，就可得到金属镁。,【例2】 从海水中可提取多种化工原料，下图是工业上对海水的几项综合利用的示 意图。试回答下列问题：,(1)写出用海滩上的贝壳制Ca(OH)2的化学方程式：_。 (2)以上海水的综合利用过程中，哪一种操作肯定会引起氧化还原反应的 发生_。,(3)电解无水MgCl2可制取镁和氯气，其中副产品氯气和粉末状熟石灰可制得漂白粉，制漂白粉的化学方程式为_。 (4)用海滩上的贝壳制Ca(OH)2，而不从异地山中开凿石灰石制取，主要考
7、虑到_问题。 (5)从经济效益角度看，该化工厂厂址应选在_。,解析：(1)贝壳的主要成分为CaCO3，对其煅烧制得CaO，CaO加水即可制得Ca(OH)2；(2)电解饱和食盐水和熔融MgCl2属于氧化还原反应；(3)制漂白粉：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O；(4)(5)在工业生产中主要考虑经济效益问题。答案：(1)CaCO3CaOCO2 CaOH2O=Ca(OH)2 (2)电解(3)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O (4)经济效益 (5)海边,2某同学为了验证海带中含有碘，拟进行如下实验，请回答相关问题。(1)第1步：灼烧。操作是将足量
8、海带灼烧成灰烬。该过程中将使用到的硅酸盐质实验仪器有_(填代号，限填3项)。 A试管 B瓷坩埚 C坩埚钳 D铁三脚架E泥三角 F酒精灯 G烧杯 H量筒,(2)第2步：I溶液的获取。操作是_。 (3)第3步：氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧化剂最好选用_(填代号)，理由是_。 A浓硫酸 B新制氯水 C高锰酸钾溶液 D双氧水 (4)第4步：碘单质的检验。操作是取少量第3步的溶液，滴加淀粉溶液，如果溶液显蓝色，则证明海带中含有碘。,解析：(1)本题考查了灼烧过程中的仪器，审题时注意“硅酸盐质” (2)要先转移至烧杯中，再溶解，溶解过程中要搅拌，待煮沸后过滤除去不溶性杂质。 (3)H2O2本身无
9、色，过量后分解生成H2O和O2。 答案：(1)BEF (2)将灰烬转移至烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，煮沸，过滤。 (3)D 过氧化氢是绿色氧化剂，氧化过程中不引进杂质，不产生污染。,【例1】 (2010试题调研，广东广州5月)下列有关说法正确的是( )A高温加热氧化镁和碳的混合物可以制单质镁B铁的冶炼过程是通过置换反应得到单质铁C海水提溴的过程中不发生氧化还原反应D利用电解的方法可以从海水中获取淡水,解析：高温加热氧化镁和碳的混合物时，生成的CO2(或CO)能不断脱离反应体系，促使反应不断进行，因此碳可置换出镁；工业上冶炼铁用的还原剂是CO，有关反应不是置换反应；海水提溴是使Br变成B
10、r2，主要发生氧化还原反应；从海水中获取淡水可用蒸馏等方法，这是物理变化，电解是使水分解的化学变化。 答案：A,高分策略本题较为全面的考查了金属的冶炼与淡水的制取。熟练掌握金属冶炼的基本方法及涉及到的化学反应方程式是解决本题的关键。,【例2】 (9分)环保部门检测到某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等离子。有人设计了图中的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜，达到变废为宝的目的，其生产流程是：,填写下面空白： (1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、 _、_。 (2)写出处发生反应的离子方程式_； 写出处发生反
11、应的化学方程式_。 (3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_；氧化铜_。,本题是一道与工业生产相结合的综合推断题，主要考查元素及其化合物性质和物质的除杂与分离等知识。显然，要除去酸性工业废水中的Fe3、Cu2、Au3等离子，首先可以加入一种较活泼的金属将其中某些金属置换出来。,环境污染不仅是治理，更重要的是变废为宝，创造更多的价值，本题主要根据Cu2、Fe3、Au3的性质进行物质制备。,由E最终得到铁红可知E应为置换后的剩余滤液，主要成分为含Fe2的溶液，经反应加NaOH溶液即可沉淀出来最终得到铁红(Fe2O3)。由于置换出来的金属A中含有Au、Cu和少量Fe
12、，所以在处需要再加稀硫酸将金属混合物中的Fe溶解，滤出Au和Cu的混合物，该金属混合物用稀硝酸即可将Cu溶解而分离，得到C为硝酸铜溶液，加NaOH使Cu2沉淀，最终得到氧化铜。,(1)铁屑 稀硫酸 稀硝酸 氢氧化钠溶液 氢氧化钠溶液 (2)Fe2H=Fe2H2、2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=CuFe2、 2Au33Fe=2Au3Fe2 3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O (3)Fe2O3 用作红色涂料用作制造铜盐的原料,本题以工业废水处理为素材，切中当今社会热点问题，考查考生能否应用有关的化学反应物质解决实际生产中的问题，即考查考生运用知识解决实际问题的能力，同时与
13、生产实际相结合，使考生眼中的化学更接近实际。,【例3】 (2009天津理综，9)海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：,(1)请列举海水淡化的两种方法：_、_。 (2)将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H2、_、_或H2、_。,(3)步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原为Br，其目的为_。 (4)步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_。 (5)某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的
14、沸点为59，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：,请你参与分析讨论：图中仪器B的名称：_。 整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因为_。,实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：_。 C中液体产物颜色为_，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是_。 解析：(2)电解NaCl溶液：2NaCl2H2 = OH2Cl22NaOH，由以上反应生成的Cl2和NaOH进一步反应：Cl22NaOH=NaClNaClOH2O，也可得到H2和NaClO。(3)步骤中获得低浓度Br2溶液，再经
15、过步骤、可富集溴元素。,电解,(4)SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，产物是两种强酸，故在工业生产中要注意强酸对设备的严重腐蚀。(5)由已知信息Br2的强腐蚀性可得出Br2腐蚀橡胶，故装置中不能用橡胶塞和橡胶管。再由Br2的沸点为59可知用该套装置提纯溴关键要控制温度计b的温度，收集59时的馏分。C中收集到的是深红棕色的液溴，要除去该产物中残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr充分反应后，利用Br2易溶于CCl4的性质进行萃取分液来分离，或利用Br2易挥发的特点用蒸馏法分离。,答案：(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法(其他合理答案中的任意两种) (2)Cl2 NaOH NaClO(3)富集溴元素 (4)Br2SO22H2O=4HSO2Br 强酸对设备的严重腐蚀(5)冷凝管 Br2腐蚀橡胶 控制温度计b的温度，并收集59时的馏分 深红棕色 萃取分液(或蒸馏),高分策略 无机化工类实验题往往选取的材料新、背景新，解题分三步：第一步，读懂工艺流程图，抓住物质流入、流出的方向，挖掘反应条件及记录重要数据；第二步，联系相关化学反应物质。即每步涉及的化学反应或实验方法，涉及的化学反应物质如水解平衡反应物质等，还要联系中学实验方法等；第三步，在上述两步基础上，结合要回答的问题，分析、判断得出正确答案。,
