高中人教版 (2019)自然资源的开发利用授课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)自然资源的开发利用授课课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了海水中盐的利用，海水提镁，答案D等内容，欢迎下载使用。
(一)金属矿物的开发利用1.金属元素的存在形式
2.金属的冶炼(1)金属的冶炼：将金属矿物中的金属从其化合物中还原出来，用于生产各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。(2)冶炼方法：根据金属活泼性不同，将其由化合态还原为游离态的难易程度不同，需要采用不同的冶炼方法。
[微点拨]金属冶炼常用的还原剂为焦炭、CO、H2等，也可以利用活泼金属置换相对不活泼的金属，如铁置换硫酸铜溶液中的铜。
3.金属矿物资源的开发和利用金属矿物资源有限、金属冶炼耗能多而且易造成环境污染，因此合理开发和利用金属资源尤为重要。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。
(二)海水资源的开发利用1.海水水资源的利用方法(1)海水淡化：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。(2)海水循环冷却。2.海水中化学元素的开发利用从海水中制得的氯化钠，可以食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。从海水中还可以制取____________及其他化工产品。
3.海水综合利用海水淡化与化工生产、能源开发等相结合已成为海水综合利用的重要方向。下图为海水的综合利用示意图，请补全图中内容。
[微迁移]　从海水中获取能量 从海水中可以提取铀和重水，用于核能开发；从海水中可以开发潮汐能、波浪能等新型能源。
1.下列说法中错误的是 (　　)A.自然界中不存在游离态的金属单质B.金属活动性不同，冶炼方法也有所不同C.地球上金属矿物资源是有限的，因此，应提高金属矿物的利用率D.废旧金属的回收利用，有利于环境保护
解析：自然界中的金属绝大多数以化合态形式存在，极少数金属如Au、Pt等以游离态存在，A项错误；金属活动性不同，金属阳离子被还原的难易程度不同，冶炼方法不同，B项正确；金属资源是有限的，既要提高金属矿物的利用率，又要回收利用废旧金属，C、D项正确。答案：A
2.下列金属的冶炼方法中正确的是 (　　)A.电解氯化钠溶液冶炼金属钠B.电解熔融的氯化铝冶炼金属铝C.将铁粉与氧化镁混合加热冶炼镁D.用一氧化碳还原氧化铁冶炼铁解析：冶炼金属钠应电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液；冶炼金属铝应电解熔融的氧化铝，而不是氯化铝；铁不能将氧化镁中的镁还原出来。答案：D
3.下列关于海水资源综合利用的说法中，正确的是 (　　)A.海水蒸发制海盐的过程只发生化学变化B.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等C.从海水中可以得到MgCl2，可电解MgCl2溶液制备MgD.只通过物理变化即可从海水中提取溴单质
解析：海水蒸发制海盐，氯化钠溶解度随温度变化不大，蒸发溶剂析出氯化钠晶体的过程是物理变化，故A错误；蒸馏法、电渗析法、反渗透法是海水淡化的主要方法，故B正确；电解氯化镁溶液得到氢氧化镁、氢气和氯气，不能得到金属镁，工业上是电解熔融氯化镁得到金属镁，故C错误；海水中溴元素是溴离子，海水提溴的工业生产过程是先氧化溴离子为溴单质，再用热空气吹出等一系列步骤得到，过程中有氧化还原反应，故D错误。答案：B　
新知探究(一)　金属的冶炼方法与铝热反应 [活动·探究]1.金属的冶炼地球上的金属资源是有限的，合理开发利用金属资源尤为重要。下图是从铝土矿和废旧铝质饮料罐中获取铝的工艺流程：
试从能源消耗和环境污染两个角度分析加强废旧金属回收利用的重要性。提示：用铝土矿生产铝，能耗高，资源消耗量大，在生产过程中会产生大量的废气、废液及废渣，对大气、水体及土壤会产生很大污染；而用废旧铝质饮料罐生产铝，能耗低，资源消耗量小，对环境污染很小，变废为宝，既可以减少废旧金属对环境的污染，还可以提高矿物有效利用率，是可持续发展的必然要求。
2.铝热反应利用铝热反应可以在野外焊接大截面的钢轨，其原理为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe。某小组用如右图所示的仪器及试剂探究铝热反应。其实验现象记录如下：①剧烈反应，火星四射。②放出大量的热，纸漏斗下端被烧穿，有红热熔融物落入细沙上，冷却后变为黑色固体。根据以上描述，回答以下问题：
(1)铝热反应需要高温条件，是否还需要持续加热?提示：铝热反应为放热反应，放出的热可以维持反应继续进行，因此不需要持续加热。(2)实验中，镁条、氯酸钾的作用是什么?引发反应的操作是什么?提示：镁条是引燃剂，氯酸钾为助燃剂，点燃镁条，促使氯酸钾分解，释放出氧气，使镁条更剧烈燃烧，单位时间内放出更多热量，从而引发Al和Fe2O3发生反应。
(3)蒸发皿中铺少量细沙的作用是什么?提示：一是防止蒸发皿炸裂，二是防止生成的熔融物溅出。(4)根据反应原理，Fe2O3和Al的质量之比为多少最好?提示：为保证Fe2O3和Al都反应完全，两者质量之比控制在3∶1为最好。[m(Fe2O3)∶m(Al)=160∶(2×27)≈3∶1]。
[归纳·点拨]1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系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，在人类历史上出现的时间也相对晚一些。金属越不活泼，冶炼的方法越简单，人们使用的时间越早，所以有青铜、铁器等时代的发展历程。
2.铝热反应的注意点和计算方法(1)注意点：铝热剂为混合物，不仅仅是铝和铁的氧化物，铝粉和其他金属氧化物(如Cr2O3、V2O5、MnO2等)粉末也可组成铝热剂；镁条要打磨净表面的氧化膜，否则难以点燃；氧化铁粉末与铝粉要选择干燥的；铝粉要用没有被氧化的，否则反应难以进行。(2)计算方法：可以利用方程式计算，也可以利用电子守恒进行计算。
[应用·体验]1.已知一些金属的发现和使用与其活动性有着必然的联系。据此推测，下列事件发生在铁器时代之前的是(　　)A.金属钠的使用　　　B.青铜器的大量使用C.海水提镁D.铝热法制铬解析：钠、镁都是活泼金属，工业制备常用电解法，铝热法制铬是在高温下用铝作还原剂，将铬从其化合物中置换出来，故A、C、D三项对应的事件都是近现代发生的。铜的性质非常稳定，易从化合物中提取出来，故青铜器的使用应发生在铁器时代之前。答案：B　
2.下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是 (　　)
解析：活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼，中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用热还原法冶炼，不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼，故A、B、D正确，C错误。答案：C　
3.如图所示，用两张圆形滤纸分别折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层。把内层漏斗取出，在底部剪一个孔，用水润湿，再跟另一纸漏斗套在一起，架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿。把5 g炒干的氧化铁粉末和2 g铝粉混合均匀，放在纸漏斗中，上面加少量氯酸钾并在混合物中间插一根镁条，用小木条点燃镁条。
(1)写出氧化铁和铝粉反应的化学方程式：________________________，在该反应中__________是氧化剂，________是还原剂，该反应称为______反应。  (2)选出该实验的实验现象： ________(填序号)。  ①镁条剧烈燃烧　②放出大量的热，并发出耀眼的光芒，火星四射　③纸漏斗的下部被烧穿④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
(3)写出下列操作或物质的作用。内层纸漏斗底部剪一个孔：_____________；蒸发皿盛沙： _____________ ；镁条_____________ ；氯酸钾： _____________。  (4)如何用简单的方法证明生成物中有金属铁?(5)取某铝热剂(含氧化铁和铝)样品分成两等份，向其中一份加入足量的NaOH溶液，测得生成的气体(标准状况，下同)体积为b L；将另一份点燃，恰好完全反应，则氧化铁和铝的质量比是__________ 。待反应产物冷却后，加入足量盐酸，测得生成的气体体积为c L，则c∶b= __________ 。 
解析：铝粉和某些金属氧化物(如Fe2O3、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物叫铝热剂，在高温下发生铝热反应，可用来冶炼难熔的相对较不活泼的金属(如Fe、Cr、V等)、焊接钢轨等。利用镁条燃烧放热从而引发铝热反应，同时促使KClO3分解产生O2，使镁条快速燃烧。
[归纳提升]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，熔化后不导电。冶炼Al时需加入冰晶石(Na3AlF6)，以降低熔化温度。(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一般用物理法提取。(4)利用铝热反应不能冶炼还原性比Al强的金属，如Mg、Na等。
新知探究(二)　海水资源的开发利用 [活动·探究]溴及其化合物在工农业生产中有着广泛的应用，工业上用一种叫“吹出法”的技术从海水中提取溴，其生产流程如下：
(3)过程④蒸馏过程中温度控制在80~90 ℃，温度过高或过低都不利于生产，原因是什么?提示：温度过高，水蒸气挥发性增强，使溴的纯度降低；温度太低，溴的挥发性减小，导致溴单质不能充分挥发。(4)为什么不直接用第一步通入氯气后的浓缩海水直接蒸馏得到液溴?提示：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。
[归纳·点拨]1.海水的蒸馏(1)主要仪器：A.冷凝管，B.蒸馏烧瓶，C.锥形瓶。(2)冷凝水的流向：a口进，b口出。(3)B中加入碎瓷片的目的是防止液体暴沸。
[应用·体验]1.在海水资源的综合利用中，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是(　　)A.溴、碘单质　　　　　　B.钠、镁单质C.食盐、淡水D.烧碱、纯碱解析：海水中氯、溴、碘、镁、铝都以化合态形式存在，若制取其单质，必须经过化学变化；从海水中提取食盐和海水的淡化主要是将海水进行蒸发或蒸馏，是物理变化；而由饱和食盐水制取烧碱需电解，为化学变化。答案：C　
2.海水淡化是海岛地区获得淡水的重要手段，海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程。下列方法中不能用来进行海水淡化的是 (　　)A.蒸馏法B.过滤法C.电渗析法D.离子交换法解析：通过过滤不能把海水中的氯化钠等物质除去，不能使海水淡化。答案：B　
(一)知识体系自主构建
(二)浸润素养典题精练1.工业冶炼铝的方法是(　　)A.热分解法　　　　　　B.电解法C.热还原法D.物理方法解析：铝的化学性质非常活泼，工业上采用电解熔融氧化铝的方法制备。答案：B　
2.下列变化过程不属于金属冶炼的是 (　　)A.电解氯化镁B.铁在氧气中燃烧C.铁矿石与焦炭在高温下反应D.铝粉与二氧化锰在高温下反应解析：铁在氧气中燃烧生成氧化物，不属于金属的冶炼。答案：B　
3.水是宝贵的资源，下列说法错误的是 (　　)A.保护水资源，人人有责B.工业废水须净化后再排放C.加强对水体污染源的监管D.海南水资源丰富，不必节约用水解析：每个人都必须节约用水。答案：D
4.海水是人类的宝藏，平均每立方千米的海水中约含3 500万吨的矿物质。下列有关海水综合利用的说法中，错误的是 (　　)A.海水蒸馏可得淡水B.从海水中可提取重水C.从海水中可提取溴D.直接电解海水可得镁解析：海水蒸馏得到淡水，A项正确；从海水中可提取重水，B项正确；海水中含有溴元素，从海水中可提取溴，C项正确；海水中含有镁元素，直接电解海水得到Mg(OH)2，D项错误。答案：D
5.从石器时代、青铜器时代到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了3种金属被人类开发利用的大致年限。这3种金属的应用之所以有先后，主要取决于 (　　)A.金属的导电性强弱B.金属在地壳中的含量多少C.金属的化合价高低D.金属的活动性大小
解析：金属活动性顺序中，越靠后的金属出现的年代越早，越靠前的金属出现的越晚，说明金属越活泼，越难冶炼。答案：D
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