高中化学 必修第二册 人教版第一节 自然资源的开发利用1.利用金属及其化合物的性质、金属活动性顺序及氧化还原反应相关规律,结合实 验探究归
纳总结金属的冶炼原理、方法及规律。2.通过卤族元素的性质、氧化还原反应相关规律,结合分离、提纯常用方法及实验 探究,认识海水资源利
用的原理。3.了解煤、石油、天然气的加工过程及产品的用途等。对比学习煤的干馏、气化 和液化与石油的分馏、裂化和裂解。了解缩聚反应和
加聚反应在有机合成材料制 备中的应用等。? ? 1.金属元素在自然界存在的形态(1)游离态:极少数的不活泼金属(金、铂等)以① 游
离态????的形式存在。单质铁存 在于陨石中。(2)化合态:绝大多数金属以化合态的形式存在。在化合物中金属元素的化合价都 是正价。
2.金属的冶炼原理与实质?(1)原理:将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材 料的过程。(2)实质:使金属
阳离子得到电子被还原为② 金属单质????的过程,即Mn++ne-? M。(3)金属冶炼的常见方法易错警示 电解法冶炼镁和铝的差异
工业上采用电解法冶炼铝和镁的原料分别为Al2O3和MgCl2,而不是均采用相应的氯 化物或氧化物,这是因为AlCl3是共价化合物,
AlCl3在熔融状态下不导电,而MgO虽 然是离子化合物,但其熔点高,熔化时会消耗大量的能量,成本较高。虽然氧化铝的 熔点与氧化镁
的熔点相近,但在用电解法冶炼铝时,化学家找到了一种很好的“熔 剂”,这种“熔剂”叫六氟合铝酸钠(即冰晶石),这种物质能大幅度降低氧
化铝的 熔点,使氧化铝在液态六氟合铝酸钠中电离,从而实现用电解法制备铝。? 1.海水资源的利用(1)利用途径:海水的淡化和直接利用
海水进行循环冷却等。(2)海水淡化:通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去,都可以达到淡化海 水的目的。海水淡化的方法主要有蒸
馏法、电渗析法、离子交换法和膜分离法 等。其中③ 蒸馏法????的历史最久,技术和工艺也比较成熟,但成本较高。链接拓展 海水的蒸馏
实验?主要仪器:蒸馏烧瓶(A),直形冷凝管(B),锥形瓶(C)。冷凝水的流向:a口进,b口出。A中加入碎瓷片的作用是防止液体暴沸。
实验原理:海水蒸馏是对海水加热,使水汽化后再冷凝,从而得到蒸馏水。实验操作步骤:连接装置→检查装置气密性→向蒸馏烧瓶中加入海水和碎
瓷片→ 接通冷却水→给烧瓶加热→收集蒸馏水→停止对蒸馏烧瓶加热→待冷却至室温后 停止通冷却水→整理仪器。?2.海水中化学资源的开发
利用(1)从海带中提取碘从海带中提取碘的工艺流程图如下:?(2)从海水中提取溴——空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程图如下:? (
3)从海水中提取镁从海水中提取镁的工艺流程图如下:链接拓展 无水氯化镁的制备无水氯化镁可由氯化铵、六水合氯化镁反应生成的复盐在氯化
氢气流中脱水制 成。将等物质的量的MgCl2·6H2O和NH4Cl溶于水,在温度稍高于50 ℃的水溶液中 以复盐形式结晶出来,保持
原来温度使其与母液分开。再进行一次重结晶。将得到的结晶稍加干燥,趁热装入石英舟中,将石英舟放在石英管中,通入干燥的氯 化氢气体,同
时升温至100 ℃脱水3 h,再升温至250 ℃ 1 h,然后再升温至400 ℃ 1 h, 最后MgCl2在短时间内熔融,并通CO
2气体以驱逐HCl气体,得到的无水氯化镁可保 存在盛有五氧化二磷的保干器中。?3.从海水中获取能量(1)从海水中提取铀和重水,用于
④ 核能????开发。(2)开发和利用潮汐能、波浪能等新型能源。(4)从海水中提取钠及钠的化合物? 1.煤的组成与综合利用(1)煤
的组成??(2)煤的综合利用2.天然气的综合利用? 3.石油的综合利用??判断正误,正确的画“√”,错误的画“?”。1.金属冶炼的
本质均是金属元素被还原的过程,所以在冶炼过程中一定需要加入还 原剂?(????? )提示:通过电解和热分解的方法冶炼金属不需要加入
还原剂。2.从海水中提取溴一般需要经过浓缩、富集的过程,如在第一次通入Cl2氧化海水 中的Br-后所得到的溶液中Br2含量仍很低,
所以需要将生成的Br2再转化为化合态, 然后将Br-再次氧化为Br2,以达到富集的目的?( √ )提示:尽管海水中蕴藏着丰富的溴资
源,但海水中溴的富集程度很低,所以从海水中 提取溴一般需要经过浓缩、富集的过程。3.石油分馏所得汽油为直馏汽油,多为饱和烃。石油裂
化所得汽油叫裂化汽油,其 中含有不饱和烃,能与卤素单质反应,因而当用汽油萃取水溶液中的卤素单质时,需选用直馏汽油?( √ )提示:
直馏汽油的成分多为饱和烃,而裂化汽油则含有大量不饱和烃,所以用汽油萃 取水溶液中的卤素单质时,需选用直馏汽油。4.金属阳离子被还原
,一定会得到金属单质;工业上电解MgCl2溶液制取Mg?(????? )提示:金属阳离子被还原可能会生成低价金属阳离子,如Fe3+
→Fe2+;工业上电解熔融 的MgCl2制取Mg。5.钾的沸点比钠低,可用钠置换熔融氯化钾中的钾;可以利用铝热反应从MgO中冶 炼
金属镁(????? )提示:钾的沸点比钠低,容易分离出来,所以可用钠置换熔融氯化钾中的钾;镁的金属 活动性比铝强,不能用铝还原Mg
O。6.海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、明矾净化法等;其中电渗析法是将具有选 择透过性的阳离子交换膜与阴离子交换膜交替排列,在外
加电场的作用下,对海水 进行淡化?(????? )提示:海水淡化是有效除去海水中所存在的电解质的过程,所以通过蒸馏法、电渗 析法等
能将海水淡化,但明矾净化只能除去悬浮物,而不能除去电解质。7.海水中含有钾元素,仅通过物理变化就可以得到金属钾?(????? )提
示:钾元素在海水中以离子形式存在,制取金属钾必须经过化学变化。8.煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁能源?(?????
)提示:煤、石油和天然气不是新型清洁能源。9.化石燃料燃烧时产生的二氧化硫是大气污染物之一?( √ )提示:二氧化硫是一种典型的大
气污染物。10.石油裂解采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体 产物?( √ )提示:石油裂解的原料是轻质油
,采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、 丙烯等不饱和气体产物。传说拿破仑三世的刀叉是用铝制造的。筵席上,他为多数客人提供金
餐具,而只让 少数客人使用铝餐具,是为了让用铝餐具的客人留下更深刻印象。1885年,在美国 首都华盛顿哥伦比亚特区落成的华盛顿纪念
碑上的顶帽也是用金属铝制造的。在19世纪,由于从铝矿石中把铝提炼出来极其困难,所以人们将铝看作一种极其珍 贵的金属。1825年,丹
麦的奥斯特分离出少量的纯铝。1827年,德国化学家维勒用 金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。又过了27年,法国化学家德维尔用金属钠
与无水氯化铝一起加热而获得闪耀着金属光泽的小铝球。由于钾、钠的价格极 高,因此当时铝的价格与黄金相当甚至高于黄金。1884年,美
国奥伯林学院青年学生偶然发现冰晶石—氧化铝熔盐的熔点很低,在930℃~1 000 ℃之间,冰晶石在电解温度下不被分解,并有足够的流
动性。后来人们开始采用电解冰晶石—氧化铝熔盐的方法获得金属铝,从而大大降低了铝的价格。? 问题1.如图是我国古代和现代冶金的两张图
片,那么人类使用金属的先后顺序与金属的 活动性有什么关系???????提示:金属冶炼方法的选择取决于金属在自然界中的存在状态和金属
的活泼性。 金属越活泼,冶炼时所需条件要求越高,在人类历史上出现得就相对越晚;金属越不 活泼,冶炼的方法越简单,人们使用的时间越早
。2.当铁轨有缝隙时,维修工人常将铝粉与氧化铁的混合物引燃,使熔融的铁水流入 铁轨的裂缝,冷却后就将铁轨牢牢地固定在一起。你知道其
原理吗?提示:高温条件下,铝粉与氧化铁发生反应,化学方程式为2Al+Fe2O3? 2Fe+Al2O3。3.钠、钾、镁、铝等金属的冶
炼均经历过一个极具戏剧性的过程,特别是铝,经历 了一个由“贵族”到“平民”的过程。根据金属的活动性顺序怎样选择合适的冶 炼方法?提
示:? ?常见几种金属的冶炼误区(1)工业上冶炼Al时用Al2O3而不用AlCl3,因为AlCl3为共价化合物,熔融状态不导 电。
(2)工业上冶炼Mg时用MgCl2而不用MgO,因为MgO的熔点很高,耗能大。(3)Au、Pt一般用物理方法提取。(4)Al不能用
于冶炼还原性比Al强的金属,如Mg、Na等。?认识铝热反应1.铝热反应2.铝热反应实验(1)实验装置(以氧化铁和铝的反应为例)?(
2)实验现象①镁条剧烈燃烧,发出强光;②氧化铁粉末和铝粉发生剧烈反应;③反应放出大量的 热;④纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中
。(3)实验结论在高温下,铝与Fe2O3发生反应,放出大量的热。(4)注意事项镁条要打磨干净表面的氧化膜,否则难以点燃;氧化铁粉末
与铝粉要干燥,铝粉要用 未被氧化的,否则难以反应;内层滤纸要用水润湿,以防纸漏斗燃烧;蒸发皿中的细沙 要适量,既要防止蒸发皿炸裂,
又要防止熔融的液体溅出伤人;实验装置要与人有一 定距离,防止人被烧伤。易错警示 有关铝热反应的两个易错点(1)铝热反应可以用于焊接
钢轨,但工业上不用该方法炼铁,因为铝比铁的冶炼成本 更高。(2)由于铝只能冶炼活泼性比其弱的金属,所以并不是铝与所有金属氧化物的混
合 物都叫铝热剂,如Al和MgO的混合物不能叫铝热剂。从太空观察地球,看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中。海 洋约
占地球表面积的71%,具有十分丰富的资源,开发潜力巨大。未来海洋资源的 开发利用如图所示。? 问题1.海水总量极大,金、铀等微量元
素在海水中的总量自然也大,但从海水中获取 金、铀等的成本很高。试分析其原因。提示:由于金、铀等微量元素在海水中的富集程度很低,从海
水中获得金、铀等需 要很高的成本。2.空气吹出法是工业规模海水提溴的常用方法:在预先经过酸化的浓缩海水中通入 氯气使溴离子转化为溴
单质,继而通入空气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂二 氧化硫发生作用转化成氢溴酸,以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化得到
溴单质,最后蒸馏得到液溴。通入空气,将溴吹入吸收塔,是利用了溴的什么性质?提示:溴的沸点低,易挥发。3.潮汐能是一种应用前景广阔的
绿色能源,试分析开发利用潮汐能的途径有哪些?提示:人们通常把潮汐和潮流中所包含的机械能统称为潮汐能。潮汐能利用一般 分两种形式:一
是利用潮汐的动能,直接利用潮流前进的力量来推动水车、水泵或 水轮发电机;二是利用潮汐的位能,在电站上下游有落差时引水发电。?从海带
中提取碘的反应原理(1)海带中含有碘元素的检测?(2)主要化学原理:2H++2I-+H2O2? I2+2H2O或Cl2+2I-?
2Cl-+I2。?空气吹出法从海水中提取溴的反应原理?从海水中提取镁的反应原理(1)工艺流程?(2)主要反应原理CaCO3? C
aO+CO2↑CaO+H2O? Ca(OH)2Ca(OH)2+MgCl2? Mg(OH)2+CaCl2Mg(OH)2+2HCl?
MgCl2+2H2OMgCl2(熔融)? Mg+Cl2↑?从海水中提取钠及其化合物的反应原理(1)金属钠的制备2NaCl? 2Na
+Cl2↑(2)氯碱工业2NaCl+2H2O? 2NaOH+H2↑+Cl2↑(3)侯氏制碱法NaCl+CO2+NH3+H2O? N
H4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3? Na2CO3+H2O+CO2↑我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社
会经济可持续发 展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。? 问题1.写出煤气化反应的化学方程式,思考煤气化的意义。提示:C+H2O(g)? CO+H2。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用于化工生产,提高煤的综合利用价值。2.上图中由石油获得相应产品的方法是什么?该方法涉及的是物理变化还是化学 变化?得到的各种产品是纯净物吗?提示:图中由石油获得相应产品的方法是分馏,分馏属于物理变化,所得的各种分馏 产品是混合物。3.石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原 因是什么?提示:裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,因此可使溴的四氯化碳溶液褪色。?“三馏”的比较?化学中“两裂”的比较?化学“六气”的主要成分 |
|
