高中化学必修2第四章化学与自然资源的开发利用优质课时学案Word文件下载.docx
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分析
镁条燃烧,放出一定的热量,KClO3作为______在受热状态下发生分解,使氧化铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈的反应:
____________________________________________________,该反应放出________,发出____________,生成的______在高温下呈熔融状态
原理
应用
该反应中铝在高温下还原出了______,在冶金工业上也常用这一原理制取________的金属,如:
钒、铬、锰等,3MnO2+4Al
2Al2O3+3Mn,另外该反应原理可以应用在生产上,如________等
四、有效利用金属资源的途径
1.提高金属矿物的________;
2.减少金属的________;
3.加强金属资源的____________;
4.使用__________代替金属材料。
知识点一 金属的冶炼原理
1.下列叙述中正确的是( )
A.含金属元素的离子一定是阳离子
B.在氧化还原反应中,非金属单质一定是氧化剂
C.某元素由化合态变为游离态,该元素一定被还原
D.金属阳离子被还原时,不一定得到金属单质
2.有关金属的冶炼原理下列说法正确的是( )
A.肯定发生的是置换反应
B.肯定发生的是分解反应
C.肯定发生的是氧化还原反应
D.只能用金属作还原剂冶炼金属
3.用铝热法还原下列化合物,制得金属各1mol,消耗铝最少的是( )
A.MnO2B.WO3C.Co3O4D.Cr2O3
知识点二 金属的冶炼方法
4.冶炼金属一般有下列四种方法:
①焦炭法;
②水煤气(或氢气或一氧化碳)法;
③活泼
金属置换法;
④电解法。
四种方法在工业上均有应用。
古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;
(Ⅱ)
湿法炼铜;
现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;
(Ⅳ)从光卤石中炼镁。
对它们的冶炼方法的分析不正
确的是( )
A.(Ⅰ)用①B.(Ⅱ)用②C.(Ⅲ)用③D.(Ⅳ)用④
5.下列各组金属最适合用H2或CO把它们从化合物中还原出来的是( )
A.Ca、MgB.Al、Fe
C.Fe、CuD.Hg、Ag
6.均能将Fe2O3还原成Fe的一组物质是( )
A.CO、O2、H2B.CO、H2、C
C.CO2、H2O、O2D.CO2、O2、C
知识点三 铝热反应
7.铝能用来冶炼难熔金属(如Cr、V、Mn等),这是因为铝( )
A.有两性
B.有良好的导电性
C.熔点低
D.有还原性,且在反应中放出大量热
8.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
纸漏斗取出,在底部剪一个小孔,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5g炒干的氧化铁粉末和2g铝粉混合均匀,放在纸漏斗中,
上面加上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。
观察发生的现象。
通过以上实验信息,回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式:
________________________________________________________________________;
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(填写在横线上):
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:
____________________。
练基础落实
1.金属冶炼的实质是( )
A.金属元素失去电子
B.金属元素获得电子
C.金属元素被氧化了
D.金属元素可能被氧化了,也可能被还原了
2.金属材料在日常生活、生产中有着广泛的运用,下列关于金属的说法不正确的是( )
A.越活泼的金属越难冶炼
B.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同
C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子
D.工业上金属Mg、Al都是用电解其熔融的氯化物制得的
3.从金属被利用的历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用是近几百年
的事。
下列跟这个先后顺序有关的是( )
①地壳中金属元素的含量 ②金属活动性顺序 ③金属的导电性 ④金属冶炼的难易程
度 ⑤金属的延展性
A.①③B.②⑤C.③⑤D.②④
4.能用热分解法制得的金属是( )
A.FeB.AgC.MgD.Na
5.下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是( )
A.2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑
B.Al2O3+3C
2Al+3CO↑
C.Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
D.2Ag2O
4Ag+O2↑
6.金属K与Na金属性相近,用K与钠盐共熔时,很难将Na从混合物中分离。
若调整
温度到一定程度,则可用Na与KCl反应制取金属K。
已知四种物质的熔、沸点如下:
K
Na
KCl
NaCl
熔点(℃)
63.65
97.8
770
801
沸点(℃)
774
882.9
1500(升华)
1431
根据平衡移动原理可推知,用Na与KCl反应制K的适宜温度是( )
A.97.8~770℃B.770~774℃
C.774~882.9℃D.1413~1500℃
7.某无色气体X可和红热的单质固体Y反应,得到另一种无色气体Z,Y和Z都可以
和灼热的三氧化二铁反应生成X,则X、Z分别是( )
A.CO2、COB.O2、CO2C.CO、O2D.CO、CO2
练方法技巧
——金属冶炼的计算技巧
8.有0.4g铁的氧化物,用足量的CO在高温下将其还原,把生成的CO2全部通入足量
澄清石灰水中,得到0.75g沉淀。
这种铁的氧化物的化学式是( )
A.FeOB.Fe2O3
C.Fe3O4D.FeO和Fe2O3
9.将氢气通过10g氧化铜粉末加热片刻,冷却后剩余固体的质量为8.4g,那么下列计
算正确的是( )
A.有1.6g水生成
B.有8.4g铜生成
C.有80%的氧化铜被还原
D.实验时所消耗的氢气不足0.2g
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
练综合拓展
10.关于铝的冶炼,有以下一些问题,请你通过努力,争取完成。
(1)工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al2O3,然后电解Al2O3/Na3AlF6得到铝。
也
可用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝,且比电解Al2O3/Na3AlF6制铝节省电能约
30%,但现在仍用前一种方法制铝,其主要原因是( )
A.AlCl3是共价化合物,其熔融体不导电
B.电解AlCl3生成的Cl2会污染大气
C.自然界不存在富含AlCl3的矿石
D.生产无水AlCl3较困难,成本又较高
(2)把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一
段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A.1∶2∶3B.3∶2∶1C.6∶3∶1D.6∶3∶2
(3)讨论:
含有活泼金属元素的化合物一定是离子化合物吗?
并设计简单实验证明你的结
论。
________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________
基础落实
一、
1.游离态
2.化合态 正价
二、
1.不活泼
(1)2HgO
2Hg+O2↑
(2)2Ag2O
2.活泼
(1)2NaCl(熔融)
(2)MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑ (3)2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑
3.焦炭 一氧化碳 氢气
(1)Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
(2)Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3
(3)CuO+H2
Cu+H2O
4.
(1)CuSO4+Fe===Cu+FeSO4
(2)Cu2S+O2
2Cu+SO2
三、
剧烈燃烧 大量的热 耀眼的白光 铁珠 引燃剂 2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3 大量的热 耀眼的白光 铁 单质铁 熔点较高 焊接钢轨
四、
1.利用率
2.使用量
3.回收和再利用
4.其他材料
对点训练
1.D [A中如MnO
、AlO
都是阴离子;
B中如H2、C在还原金属氧化物时,都作还原剂;
C中如2Cl-→Cl2,非金属阴离子变成非金属单质时,化合价升高,被氧化;
D中如Fe3+→Fe2+,正确。
]
2.C [金属大部分以化合态形式存在于自然界中,且金属元素无负化合价,所以金属冶炼的实质是将化合态金属元素还原为游离态,必定发生氧化还原反应,但是不一定是置换反应,如CO还原Fe2O3。
还原剂可以是金属,如Fe还原CuSO4,也可以是非金属,如H2还原CuO。
3.C [利用电子守恒:
制1molMn,需电子4mol,制1molW,需电子6mol,制1molCo,需电子
mol,制1molCr,需电子3mol,可见制1molCo消耗Al最少。
4.B
5.C [金属活动性顺序中,K→Al等较活泼的金属一般用电解法,Zn→Cu等较不活泼的金属一般用热还原法,Hg等可用热分解法,当然各金属的冶炼方法无严格的界线,如Cu可用热还原法,也可用电解法。
6.B [CO、H2、C等还原剂均可将Fe2O3还原为Fe。
7.D [活泼的金属可以作还原剂,将相对不活泼的金属还原出来,铝热反应放出大量的热,使炼得的金属变为液态,便于分离。
8.
(1)Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe Fe2O3 Al 铝热
(2)①②③④ (3)使熔融物易于落下 防止溅落物炸裂蒸发皿 引起氯酸钾分解 引发铝热反应
解析
(1)铝热反应为2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3,该反应中Fe2O3作氧化剂,Al作还原剂。
(2)①②③④全为该铝热反应的现象。
(3)铝热反应实验中①为使熔融物易落下,通常在内层纸漏斗底部剪一个孔;
②为防止溅落物炸裂蒸发皿,蒸发皿内盛细沙;
③反应中镁条引起氯酸钾分解;
④氯酸钾引发铝热反应。
课后作业
1.B [大多数金属元素在自然界中以化合态形式存在,其化合价为正价,在冶炼过程中得电子被还原,故B项正确。
2.D [金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子被还原成金属原子,因此金属越活泼,对应金属阳离子氧化性越弱,则金属越难冶炼,A、C正确;
合金要比各成分金属的熔、沸点低,硬度大,B正确;
因为AlCl3为共价化合物,其熔融态不导电,因此不能用电解AlCl3的方法来冶炼铝,而通常用电解Al2O3的方法。
3.D [金属的活泼性决定了金属冶炼的难易程度。
4.B [热分解法一般用于很不活泼的银、汞等金属的冶炼,它们的化合物大多数不稳定,受热时能够分解为相应的金属单质;
而活泼金属的化合物一般相当稳定,受热难分解。
因此,比较活泼的钠、镁和铁不能够通过热分解法制得。
5.B [目前金属铝的制备方法是电解氧化铝,其他选项中所涉及的内容均符合生产实际。
6.C [在金属活动性顺序表中,Na排在K的后面,似乎不能从K的熔融盐中置换出K。
但将Na与KCl共熔,其共熔体中Na+、K+、Cl-和e-自由移动,如果继续加热,则Na、K、NaCl和KCl首先沸腾者先逸出。
工业上,就是采用这种原理用Na还原K的,因为K的沸点比Na、NaCl、KCl的沸点都低,且低于NaCl的熔点。
7.A [由Y和Z都可以和灼热的Fe2O3反应生成X,可判断X为CO2,Y为C。
CO2和红热的炭反应制得CO。
8.B [CO和铁的氧化物反应时,氧化物中的一个O原子可以生成一个CO2分子,每一个CO2分子可以生成一个CaCO3,所以有下列的关系式,假设0.4g该氧化物中含xgO
O~CO2~CaCO3
16 100
x 0.75g
解得x=0.12
=
∶
=2∶3。
9.C [10gCuO粉末反应后固体的质量为8.4g,即减少了1.6g,该差量应该是生成的水中氧元素的质量,生成水中氧元素的物质的量为0.1mol;
水的物质的量为0.1mol,质量为1.8g,A项不正确;
反应的CuO的物质的量为0.1mol,其质量为8g,CuO的转化率为80%,C项正确;
生成Cu的物质的量为0.1mol,消耗H2的质量为0.2g,加上在加热之前排除空气及停止加热后继续冷却通入的氢气,总质量超过0.2g,D项不正确。
所以应该选C。
10.
(1)CD
(2)D (3)不一定。
将AlCl3固体加热使之熔化,测其导电性,若不导电,即证明AlCl3不是离子化合物,是共价化合物。
解析 本题是对电解冶炼铝知识的挖掘,考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力,综合性较强,有一定的挑战性。
(1)题中已说明:
可以用电解NaCl—KCl—AlCl3共熔体方法制铝,所以A选项理由不成立;
Cl2虽然会污染大气,但电解NaCl制金属钠时也产生Cl2,况且Cl2还是重要的化工原料,所以排除B;
AlCl3能溶于水,自然界中不会存在AlCl3矿石,所以C正确;
电解炼铝的电解槽中不能有水,而生产无水AlCl3较困难,成本高,所以D正确。
(2)按照串联电路的特点可知,各个电极流过电子的物质的量都是相等的,再根据金属离子的价态计算出产生三种金属的物质的量之比为6∶3∶2,所以选D项。
(3)铝是活泼金属,但AlCl3是共价化合物。
将AlCl3加热使之熔化,测其导电性,若不导电,则说明AlCl3不是离子化合物,而是共价化合物。
第2课时 海水资源的开发利用
一、海水水资源的利用
1.海水水资源
海洋约占地球表面积的71%,海水占地球总水量的97%。
2.海水水资源的利用
(1)利用方式:
主要包括海水的淡化和直接利用海水进行__________等。
(2)海水淡化的途径主要是从海水中提取淡水或从海水中把____分离出去。
(3)海水淡化的方法主要有______、__________、__________等。
其中__________的历史
最久,技术和工艺也比较完善,但成本较高。
(4)海水的蒸馏
二、海水化学资源的开发利用
1.海水化学资源的特点
(1)海水资源的多样性
由于与岩石、大气和生物的相互作用,海水中溶解和悬浮着大量的________和________,
按含量计,H2O中的H、O两种元素,加上Cl、Na、K、Mg、Ca、S、C、F、B、Br、
Sr等11种元素超过总量的____,其他为______元素,总计含有____多种元素。
(2)海水资源的分散性
虽然海水中元素的种类很多,总储量很大,但许多元素的____________却很低。
例如,
海水中金(Au)元素的总储量约为5×
107t,而1t海水中的含量仅有4×
10-6g。
2.海水化学资源的开发利用
(1)从海水中制得的氯化钠除食用外,还用作工业原料,如生产______、______、______
以及______、______、______等含氯化工产品。
(2)从海水中制取____、____、____及其化工产品,是在传统海水制盐工业上的发展。
(3)海带中提碘
①海带中含有碘元素的检验
a.关键反应的反应原理:
b.实验步骤及证明方法
②海带中提碘
a.流程
海带→浸泡→______→______→______→碘单质。
b.主要的化学反应原理:
(4)从海水中提取溴:
主要方法是空气吹出法。
主要流程:
离子方程式:
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
三、海洋资源的综合利用
1.在工业生产中,海水提溴可以同其他生产过程结合起来,如反应需要一定的温度,就
可以利用在火力发电厂和核电站用于冷却的循环海水,以实现__________的目的。
2.海水淡化后的浓海水中,由于溴离子得到了浓缩,以此为原料也同样可以提高______
的效益。
3.从海水中提取__________对一个国家来说具有战略意义。
4.化学在开发__________方面也将发挥越来越大的作用。
5.__________、__________等也是越来越受到重视和开发的新型能源。
知识点一 海水水资源的开发利用
1.历史最久的海水淡化方法是( )
A.蒸馏法B.电渗析法
C.离子交换法D.过滤法
2.许多国家十分重视海水资源的综合利用。
不需要通过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
3.下列关于海水知识不正确的是( )
A.海水资源的利用包括海水水资源利用和化学资源利用
B.海水既苦又涩,不能直接利用
C.海水中某些金属元素总储量很大,但富集程度却很低
D.海水淡化应同化工生产结合,同能源技术结合
知识点二 海水化学资源的开发利用
4.已知海带中的碘以I-形式存在,若将其转化为单质碘,不能使用的物质是( )
A.Cl2B.Br2C.H2O2D.H2O
5.镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上60%的镁是从海水中提取出来
的。
主要步骤如下:
→
Mg
(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用__________,要使MgSO4完全转化
为沉淀,加入试剂①的量应________。
(2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是
__________________。
(3)试剂②可以选用____________。
(4)无水MgCl2在熔融状态下通电,会生成Mg和Cl2,写出该反应的化学方程式:
1.如果实行海水淡化来供居民用水,下列方法中在原理上完全不可行的是( )
A.加明矾使海水中的盐沉淀出来而淡化
B.利用太阳