1、化学与自然资源的开发利用是化学与生产、生活最为密切相关的部分，其STS意义最大，是高考中体现化学与自然，化学与生活，化学与生产的最佳结合点。高考命题中往往以选择题形式进行考查，另外还可以作为综合题的切入点来考查，如2010江苏化学1、4、17、18、20,2010福建理综24,2010四川理综6,2010天津理综1等。,随着社会经济的发展，我们可以展望预测，化学与自然资源的开发利用的问题越来越突出、重要，高考考题把化学知识和实际生产、生活、环境污染等问题结合起来，突出化学与自然资源的开发利用的密切联系，考查学生分析问题和解决问题的能力。相信随着高中教学改革的不断深入，本部分内容在2012年和以
2、后的高考中出现的几率非常大，命题形式与内容也会更加灵活。,第一讲开发利用金属矿物和海水资源,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。,知识点 1金属矿物的开发利用1.金属在自然界中的存在在自然界中，除了金铂等极少数金属外，绝大多数金属都以化合态存在。2金属冶炼的实质金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中还原出来的过程。即：Mnne=M(写反应通式)。,3金属冶炼的一般步骤(1)富集：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，用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质。(3)精炼：提纯金属。,4金属冶炼的方法,6金属的回收和资
3、源保护(1)废旧金属最好的处理方法是回收利用。(2)回收利用废旧金属的意义是节约矿物资源、减少环境污染、节约能源。(3)合理开发和利用金属矿物资源，有效地使用金属产品、材料，主要的途径有：提高金属矿物的利用率；减少金属的使用量；加强金属资源的回收和再利用；使用其他材料代替金属材料等。,知识点 2海水资源的开发利用1.水资源的利用海水的淡化方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法。2化学资源的开发利用(1)以食盐为原料的氯碱工业、溴工业、镁工业、钾工业等。(2)核能原料铀和重水的开发利用。(3)潮汐能、波浪能的开发利用。,考点 1金属矿物的开发利用1.金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系由于不同金属
4、的活动性不同，金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也不同。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。,金属活动顺序与金属冶炼方法的关系,2.铝热反应(1)铝热反应是指铝热剂在高温下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应，其中镁条为引燃物质，氯酸钾为助燃物质。(2)原理：Al是还原剂，另一种氧化物是氧化剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应。应用：冶炼难熔金属，如V、Cr、Mn等；焊接钢轨等。(3)铝热反应的实质是铝将氧化物中的化合态金属还原为金属单质。,(4)反应特点是在高温下进行，反应迅
5、速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(5)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物(Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)组成的混合物。,3铝土矿中提纯Al2O3的两种工艺流程,例1试以FeCl3为主要原料，用三种方法制取单质铁。供选用的试剂有：石灰石、木炭粉、水、碳酸钠，要求不得另选试剂，只写反应的化学方程式，并说明工业冶炼铁的原理。解析根据逆推法，可用下列格式进行推导：,解析本题主要考查有关金属冶炼的反应原理。一般很活泼的金属用电解法(KAl)；较活泼的金属用还原法(ZnCu)，此法要求在较高温时还原剂的还原性大于被冶炼的金属；不活泼的金属用热分解法(Hg、Ag)。由于Mg的
6、还原性大于H2，故B不正确。答案B,2(2011德州模拟)金属锂是密度最小的金属，等质量的金属，锂能释放出更多的电子，故常用来制造高能量电池。已知锂的金属性介于钠和镁之间，则下列能冶炼出金属锂的方法是()A电解法B热还原法C热分解法 D铝热法解析可以根据金属活动性与金属冶炼方法之间的联系，锂的金属性介于钠和镁之间，应该与钠、镁的冶炼方法相同，即电解法。答案A,考点 2海水资源的开发利用1.海水淡化方法及原理,2.海水提镁,(2)工艺流程：,例2若将海水淡化作饮用水使用，下列方法在原理上完全不可行的是()A加明矾使海水中的盐分沉淀而淡化B利用太阳能使海水蒸馏淡化C将海水缓慢凝固以获取淡化的饮用水
7、D将海水通过离子交换树脂，以除去所含离子解析海水中的盐水主要含有Na、Cl、SO42、Mg2、Ca2、K等离子，这些离子均不会与明矾形成沉淀，故A完全不可行。答案A,变式训练3从海水可获得的在常温下为液体的单质是()AMg BKCBr2 DI2解析本题主要考查海洋中的元素及物质存在的状态，海水中除含H、O两种元素外，还含有Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等元素，显然可制取所要求的4种单质，其中只有Br2单质为液体，故本题答案为C。答案C,4许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是()A氯、溴、碘 B钠、镁、铝C烧碱、氢气 D食盐、淡水解
8、析本题考查海水资源的综合利用，不发生化学变化的只有D项。食盐提取利用蒸发，淡水获得利用蒸馏，两者均为物理变化。Na、Mg、Al、Cl2、Br2、I2、烧碱、H2获取，用到置换或电解等化学方法。答案D,客观题：金属的冶炼例1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得淡水,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Br2，主要发生氧
9、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。,主观题：海水的综合利用例2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
10、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，查阅有关资料；Br2的沸点为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_。,(4)SO2与Br2发生氧化还原反应：SO2Br22H2O=H2SO42HBr，产
11、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)Cl2NaOHNaClO(3)富集溴元素(4)Br2SO22H2O=4HSO422Br强酸对设备的严重腐蚀(5)冷凝管
12、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，联系相关化学原理，即每步涉及的化学反应或实验方法，涉及的化学原理如水解平衡原理等，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。,1下列方法不能用于海水处理得到淡水的是()A电渗析法B蒸馏法C升华 D离子交换法解析升华一般用于固体物质的分离，其中某种物质易升华，变为气体逸出，使物质得到提纯分离。答案C,2从海水中提取金属镁的生
13、产步骤有：浓缩结晶加熟石灰加盐酸过滤熔融电解，正确的生产顺序是()A BC D,答案C,3海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是()A海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质B海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化C从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2D利用潮汐发电是将化学能转化为电能解析海水中钾元素以离子形式存在，生成钾单质必然发生化学反应，A错；海水蒸发制海盐发生的是物理变化，B错；潮汐发电是将动能转化为电能，D错。答案C,4钾是一种非常活泼的金属，易与氧气反应生成超氧化钾(KO2)，KO2具有很强的氧化性可与钾反应而发生爆炸。在理论上
14、我们可以用电解熔融的KCl的方法来制备金属钾，而实际我们不用此法制备钾，而用熔融状态下的KCl与Na反应并及时抽走钾蒸气的方法制备钾，可能的原因有以下四种，其中正确的是()钾易溶于熔融的钾盐中钾蒸气易逸出而污染环境钾被氧化后的产物与钾反应具有爆炸性抽走钾蒸气时有利于钠与熔融的KCl反应A全部 BC D,解析由题干信息可以知道是正确的，金属钾熔化后易溶于熔融的钾盐中，将温度控制在比钾沸点稍高，使钾变为钾蒸气，将钾蒸气抽出有利于钠与熔化的KCl反应向右移动；另外，钾蒸气易逸出会污染环境。答案A,5海水是镁的主要来源之一。从海水中提取镁可按如下步骤进行：把贝壳制成石灰乳；在引入的海水中加入石灰乳，沉
15、降、洗涤、过滤沉淀物；将沉淀物与盐酸反应，结晶、过滤、干燥产物；电解得到产物。(1)以上提取镁的全过程中，没有涉及的化学反应类型是()A分解反应 B化合反应C置换反应 D复分解反应,(2)下列关于提取镁的说法中，不正确的是()A此法的优点之一是原料取自大海B进行步骤的目的是富集MgCl2C可用电解熔融氧化镁的方法制取镁D电解法冶炼金属要消耗大量电能,答案(1)C(2)C,6金属铁、镁、锰、钒、铬，可用铝热法制备的是()A BC D解析铝热反应放出大量的热，可以利用此反应冶炼难熔金属。但镁的还原性强于铝的还原性，故铝不能置换出化合物中的镁。答案C,7下表是氧化镁和氯化镁的熔沸点数据：,解析B项中
16、所得MgCl2溶液中杂质较多，由于氧化镁的熔点较高，若由其制镁会消耗较多的能源，综合两项，应选D。答案D,8福建有广阔的海岸线，建设海峡西岸经济区，海水的综合利用大有可为。海水中溴含量约为65 mgL1，从海水中提取溴的工业流程如下：,(1)以上步骤中已获得游离态的溴，步骤又将之转变成化合态的溴，其目的是_。(2)步骤通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的_。A氧化性 B还原性C挥发性 D腐蚀性,(4)上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏。写出溴与二氧化硫水溶液反应的化学方程式：_。(5)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是_。A乙醇
17、B四氯化碳C烧碱溶液 D苯(6)氧化剂氯气来自电解饱和食盐水，电解槽使用了隔膜(或离子交换膜)来防止氯气与氢氧化钠溶液反应。电解时，阳极反应式为_。若采用无隔膜的电解槽，将得到H2和_。,答案(1)富集(或浓缩)溴元素(2)C(3)33153(4)SO2Br22H2O=2HBrH2SO4(5)BD(6)2Cl2e=Cl2NaClO,9粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe2O3组成的混合物。进行如下实验：取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；另取20 g A 全部溶于0.15 L 6.0 mol L1盐酸中，得溶液C；将中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L(标况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。,请填空：(1)中引发铝热反应的实验操作是_，产物中的单质B是_。(2)中所发生的各反应的化学方程式是_。(3)中所发生的各反应的离子方程式是_。(4)若溶液D的体积仍视为0.15 L，则溶液中c(Mg2)为_，c(Fe2)为_。,答案(1)加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃Fe(2)Fe2O36HCl=2FeCl33H2OMgO2HCl=MgCl2H2O(3)Fe2H=Fe2H2Fe2Fe3=3Fe2(4)0.67 molL12.3 molL1,
