高中化学第一节 自然资源的开发利用学案设计

这是一份高中化学第一节 自然资源的开发利用学案设计，共4页。学案主要包含了防止熔融溅落物炸裂蒸发皿，二等内容，欢迎下载使用。

金属元素在自然界的存在：除了金、铂等极少数金属，绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界。
金属冶炼的实质：
金属的冶炼方法：
电解氧化铝中冰晶石(Na3AlF6)的作用：助熔剂，使Al2O3在低温下熔化，降低能耗；
工业制钠、镁时，电解熔融的NaCl、MgCl2而不电解熔融的Na2O、 MgO；制铝时，电解熔融Al2O3而不电解熔融AlCl3的原因是：Na2O、MgO的熔点高，熔融时消耗大量热能，增加生产成本；氯化铝是共价化合物，熔化后氯化铝不导电 。
不能用电解饱和的氯化钠溶液来制取钠：（氯碱工业）
铝热反应原理：活泼金属Al置换不活泼金属；铝和金属氧化物组成的混合物为铝热剂；
镁条为引燃剂，使氯酸钾分解；
氯酸钾为助燃剂，为镁条继续燃烧提供氧气，引发铝热反应；
引发操作：在铝热剂上面加少量氯酸钾，中间插一根镁条，用小木条点燃镁条；
内层漏斗底部剪一个孔目的：使熔融物易落下
蒸发皿成沙：一、防止熔融溅落物炸裂蒸发皿，二、防止熔融溅落物溅出
铝热反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，火星四射；纸漏斗的下部被烧穿有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上，液珠冷却后变为黑色固体。
铝热反应常用于：焊接钢轨、冶炼熔点高活动性弱于Al的金属的金属（如铁、钒、铬、锰等）、定向爆破。
人类历史上使用铝的时间比铁晚，原因是铝比较活泼，而不是铝的冶炼成本高。
把铝粉和四氧化三铁粉末配成铝热剂，分成两等份，第一份在高温下恰好完全反应，然后将生成物和足量的稀盐酸反应，第二份直接投入足量氢氧化钠溶液中充分反应，则两种情况下生成相同条件下氢气的体积比
合理开发和利用金属矿物资源的措施：提高金属矿物的利用率；开发环保高效的金属冶炼方法；防止金属的腐蚀；加强废旧金属的回收和再利用；使用其他材料代替金属材料。
海水资源的利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却。
12.海水淡化的三种方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法，其中蒸馏法的历史最久，技术和工艺也比较成熟，但成本较高。
13.海水晒盐的原理是蒸发结晶，没有发生化学变化。
14.粗盐中混有Ca2+、Mg2+、SO42-_等，对食盐进行提纯（也即粗盐的精制）方法是：
先加过量的BaCl2，再加过量的NaOH和Na2CO3（或其他顺序：Na2CO3在BaCl2之后），过滤后，向滤液中加入盐酸调至中性，最后对溶液进行蒸发结晶，制得纯净的NaCl。
15.NaCl在工业上三大用途：侯氏制碱法（Na2CO3）、氯碱工业（NaOH）、制金属钠(Na)。
（1）制金属钠：电解熔融的NaCl。
（2）侯氏制碱（纯碱Na2CO3）法：向NaCl饱和溶液中先通入NH3，后通入CO2气体，生成溶解度较小的NaHCO3，然后过滤得到NaHCO3，加热分解制得纯碱。
方程式：NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3=△=Na2CO3+CO2+H2O
右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
因为NH3极易溶于水，容易产生倒吸，所以a通入NH3，b通入CO2 。
（3）氯碱工业：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
知识点总结（2）
1..蒸馏：适用于分离互溶的两种液体（沸点相差至少30℃）。如乙醇（水）：CaO,蒸馏
①蒸馏主要玻璃仪器：酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管（接液管、尾接管）、锥形瓶。
②蒸馏烧瓶：液体体积不应该超过容积的2/3,不应少于1/3；垫石棉网加热。
③需要加入沸石或碎瓷片，防止液体暴沸。（忘记加入：冷却后补加）
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④温度计水银球位蒸馏烧瓶的于支管口处。
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤冷凝水：下进上出。
2.冷凝管类：直形、空气、球形、蛇形冷凝管（图片顺序）
直形冷凝管：主要在蒸馏中使用，作用是冷凝。
球形冷凝管和蛇形冷凝管：因为增大了接触面积，使液体冷凝更充分。
但是不能用于组装蒸馏装置，原因是冷凝后的液体容易残留在冷凝管 中。实验装置中一般竖着使用，作用是冷凝回流。
3.海水提镁
（1）海水中加入的碱，来自贝壳（CaCO3==CaO+CO2 CaO+H2O==Ca(OH)2）,原料来源广，价格便宜。
（2）从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥（五步）。
MgCl2·6H2O得到MgCl2固体：在HCl气流中加热脱水。
4. 海水提Br2（注意所加试剂和操作方法）
（1）富集溴：Br -→Br2 →Br→ Br2（先用空气吹出海水中的单质溴（与空气混合），再用SO2将其还原吸收与空气分离，然后再氯气氧化为溴单质）。所以提取1mlBr2至少需要 2 mlCl2。（标况下V cl2=44.8L）（或用Na2CO3溶液吸收，发生的是歧化反应3Br2+3Na2CO3==5NaBr+NaBrO3+3CO2，然后再加酸(H2SO4)，重新归中5NaBr+NaBrO3+3H2SO4==3Br2+3Na2SO4+3H2O生成Br2）。
（2）蒸馏“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸馏“溴水混合物Ⅰ”，原因：第一步氧化后的海水虽然含有溴单质，但浓度低，如果直接蒸馏，消耗大量能源，成本高。
（3）步骤⑤的蒸馏过程中，温度应控制在80～90 ℃的原因：
温度过高，水会被蒸出，使溴的纯度降低；温度过低，溴的挥发性减少，导致溴单质不能充分挥发。
5.海带中提取I2
（1）原理：2I-+H2O2+2H+==I2+H2O 蒸馏是将CCl4蒸出，碘留在蒸馏烧瓶中。
（2）灼烧仪器：酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒。
（3）过滤仪器：烧杯，漏斗，滤纸，玻璃棒（玻璃仪器只有三个）。
（4）萃取分液仪器：烧杯，分液漏斗。
（5）蒸馏仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶。
6.萃取： 利用某种物质(溶质)在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂（萃取剂）将其从溶解度较小的溶剂转移到溶解度较大的溶剂中的方法。
（1）萃取剂的选择原则：
①萃取剂（有机溶剂）与原溶剂（水）不混溶、不反应； 乙醇不能做萃取剂？
②溶质在萃取剂中有较大的溶解度
③溶质不与萃取剂发生任何反应；
（2）常用的萃取剂：液态烷烃（直流汽油）、植物油、苯（密度比水小）；四氯化碳（密度比水大）。
I2在有机溶剂中紫红色，Br2在有机溶剂中橙红色。
7.分液：适用于分离互不相溶的两种液体
液体分层后，先将分液漏斗的玻璃塞打开（或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔），再将分液漏斗下面的活塞拧开，使下层液体慢慢沿烧杯壁流下，上层液体从分液漏斗上口倒出。
8.萃取和分液的关系：萃取之后一般分液，但分液之前不一定有萃取。