课题：真实化学的考查——化学与海水、金属矿物 作者：陶炳春 单位：江苏省启东中学 一、设计思想 针对当前江苏高考化学卷体现高中化学课程的“基础性、应用性、时代性”的特征，作者创作该课，是为了让学生学会在工农业生产中确实存在的真实化学的基础知识，并培养学生用已有知识和接受信息所获得的知识解决实际问题的能力，为培养未来创新型人才打下基础。 二、教学内容分析 本教学内容选自《2010年江苏省高考说明 化学科》中第一部分中必考内容中3.无机化合物及其应用中第（4）点及《普通高中化学课程标准》详见下列材料一、二，这正是高考命题的依据。 三、教学准备 教学过程让学生充分参与，在指导学生解决问题的过程中复习知识，培养能力。少讲，讲关键，讲规律，讲思路，讲方法。 四、教学目标、教学过程设计（以下是教学过程中师生参与的程序） [直击课题] 1.试题评判：将pH=5的硫酸溶液稀释500倍，求稀释后的溶液中c(SO42-)和c(H+)? 2.材料阅读： 材料一： 以海水、金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法在实现物质间转化中的作用。认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。 材料二： 认识化学在海水、金属矿物等自然资源综合利用方面的重要作用。 [问]上述材料一、二分别出自何处？ 了解后有何作用？[来源:学_科_网Z_X_X_K] [教学目标]通过对化学与海水、金属矿物等自然资源开发利用类试题的探究，储备该部分主干知识；学会应用知识；培养获取信息、加工信息和应用信息的能力以形成化学科学素养。 [考题开路] 高考考什么？ 怎么考？ 1．下面三题是选取了近三年江苏高考题中的选择题片断，判断是否正确？从中受到什么启发？[来源:学§科§网] [2008江苏10]下列离子方程式正确的是 A．用惰性电极电解饱和氯化钠溶液：2Cl- + 2H+ H2↑+ Cl2↑ [2009江苏5]化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是： D．电解MgCl2 饱和溶液，可制得金属镁 [2010江苏3]下列离子方程式表达正确的是 A．用惰性电极电解熔融氯化钠：[来源:学#科#网] 2．下面三题也是选取了近三年江苏高考题中的非选择题片断，作答，作答后又受到何种启发？ [2008江苏15]金矿开采、冶炼和电镀工业会产生大量含氰化合物的污水，其中含氰化合物以HCN、CN -和金属离子的配离子M(CN)nm-的形式存在于水中。测定污水中含氰化合物含量的实验步骤如下：[来源:学科网] ①水样预处理：水样中加入磷酸和EDTA，在pH＜2的条件下加热蒸馏，蒸出所有的HCN，并用NaOH溶液吸收。②滴定：······。 根据以上知识回答下列问题： ⑴水样预处理的目的是  。 [2009江苏16]以氯化钾和钛白厂的 副产品硫酸亚铁为原料生产硫酸钾、 过二硫酸铵和氧化铁红颜料，原料 的综合利用率较高。其主要流程如下： （1）反应I前需在FeSO4 溶液中 加入 （填字母），以除去溶液 中的Fe3＋。 A．锌粉 B．铁屑 C．KI溶液 D．H2 （3）工业生产上常在反应Ⅲ的过程中加入一定量的醇类溶剂，其目的是： 。 （4）反应Ⅳ常被用于电解生产(NH4)2S2O8 (过二硫酸铵)。电解时均用惰性电极，阳极 发生的电极反应可表示为： 。 [2010年江苏16]钡盐行业生产中排出大量的钡泥[主要含有、、、等。某主要生产、、的化工厂利用钡泥制取，其部分工艺流程如下：  （1）酸溶后溶液中，与的反应化学方程式为 。 （3）该厂结合本厂实际，选用的X为 （填化学式）；中和Ⅰ使溶液中 （填离子符号）的浓度减少（中和Ⅰ引起的溶液体积变化可忽略）。 [备考探究] 探究一、海水利用 1．海水中提取溴 典例1.（开放探究）全球海水中溴的储量丰富，约占全球溴总储量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg·L-1。其工业提取法有： （1）空气吹出纯碱吸收法。方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，将溴置换出来，再用空气（和水蒸气）将溴吹出，用纯碱溶液吸收（有+5价溴元素产生），最后用硫酸酸化，即可得到单质溴。该方法涉及的离子反应方程式有： ① ②  ③ （2）空气吹出SO2吸收法。该法基本同（1），只是将吹出的溴在吸收塔内用SO2溶液吸收，然后再用氯气氧化氢溴酸即得单质溴。写出溴蒸气和吸收剂SO2发生作用的化学方程式： ，用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，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　　　　　 　　　。 上述两法流程中第一步通入Cl2后已获得Br2，后续步骤中又将Br2还原为Br－，其目的是什么？ （3）溶剂萃取法。在上述两法的第一步置换出含溴单质的海水中，利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度的不同的原理来进行萃取。实验室中萃取用到的主要实验仪器名称是 。下列可以用于萃取海水中溴的试剂是 。 ①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸 ④裂化汽油 [总结提升]完成海水提取溴流程图： 2．海水中提取镁 典例2.海水是镁的主要来源之一，其工厂通常建在海边，可同时利用海边的贝壳等资源。从海水中提取镁可按如下步骤进行：①把贝壳制成某物质X； ②在海水沉淀池中加入X，过滤，洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，再经蒸发结晶得到MgCl6·6H2O； ④将MgCl6·6H2O在一定条件下加热得到无水氯化镁，⑤电解熔融的氯化镁得到产物。 ⑴以上提取镁的过程中，涉及到的化学反应类型有 ，（选填“Ａ．分解反应 Ｂ．化合反应 Ｃ．置换反应 Ｄ．复分解反应”）混合物X的名称是 ，用X而不用NaOH溶液的原因是 。 ⑵上述第③步的蒸发是利用 来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有 、  酒精灯、铁架台（附有铁圈）等。 ⑶第④步的“一定条件”是指 ，目的是 。在实验室怎样模拟？ ⑷第⑤步电解时的电极反应方程式为 、 。将镁蒸气冷却后即为固体镁，请思考镁蒸气可以在下列 气体氛围中冷却？ A、H2 B、Cl2 C、O2 D、空气 （5）若将第③步的溶液直接蒸干、灼烧最终所得产物是 ，该产物是一种耐火材料，它可作为另一种非电解法冶炼镁的原料，写该冶炼法的化学方程式： 。 探究二、金属矿物利用 [知识再现] 金属活动性顺序表的综合应用——金属冶炼方法归纳： 问题1.下列金属怎么冶炼？ Na Mg Al Fe Cu Hg Ag 默写金属活动性顺序表： ①单质还原性：（从左往右） ②离子氧化性：（从左往右）③冶炼方法：（分区间） 问题2．列举实例归纳热还原法： （1）用焦炭还原法；（2）用一氧化碳还原法；（3）用氢气还原法；（4）用活泼金属还原法 [案例分析] 工业上用铝土矿(主要成分为Al2O3，含Fe2O3等杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下：  问题：（1）试剂Ｘ？ （2）反应 II的离子方程式？ （3）若通入适量的Y，则离子方程式为？ 由该反应推断AlO2―与CO32—分别结合质子 ( H+) 的能力的强弱顺序？ （4）电解熔融Al2O3时需加入的冰晶石的化学名称？ 化学式？ 属于何物？ 其作用？ 思考：若明确原杂质中还含有SiO2，上述工艺怎么修改？ 还有另一种工艺吗？ 典例3. （思维探究）[2010年南通二模，有删节]一种以黄铜矿和硫磺为原料制取铜和其他产物的新工艺，原料的综合利用率较高。其主要流程如下： 注：反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl—＝2［CuCl2］－＋S 请回答下列问题： ⑴反应Ⅰ的产物为（填化学式） 。⑵反应Ⅲ的离子方程式为 。 ⑶一定温度下，在反应Ⅲ所得的溶液中加入稀硫酸，可以析出硫酸铜晶体，其原因是 。 ⑷炼钢时，可将铁红投入熔融的生铁中，该过程中主要反应的化学方程式是 。 ⑸某硫酸厂为测定反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数，取280mL（已折算成标准状况）气体样品与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.02000 mol/L的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7溶液25.00 mL 。 已知：Cr2O72－+ Fe2＋+ H＋→Cr3++ Fe3＋+ H2O（未配平） 反应Ⅳ所得气体中SO2的体积分数为 。 （学一学关系式法解决计算问题） [能力是练出来的！当堂再训练与反馈] 1．如下图所示，利用海洋可提取很多重要的化工原料。 下列有关说法正确的是 A．第①步中除去粗盐中的SO42—、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质，加入的药品顺序为：Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸。[来源:学§科§网] B．第②步中工业上可采用石墨为阴极，铁为阳极，采用阳离子交换膜的电解装置。 C．第③步中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2。 D．在第④步中溴元素被氧化，第⑤、⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原。 2．重晶石矿的主要成分为硫酸钡，纯净的硫酸钡才能供医用作“钡餐”，在对某些内脏器官进行X射线透视时服用。硫化钡是可溶于水的盐。讨论用重晶石矿制硫酸钡，设计流程如下： （1）写出步骤①的化学反应方程式 ，该反应产生的气体具有 、 等用途。 3．磁材氧化铁的化学名称是氧化铁（Fe2O3），它是电子、电信工业的磁性材料，工业上采用生产钛白粉的下脚料（含大量FeSO4的废液）为原料来制备磁材氧化铁。  已知煅烧中的化学反应方程式为：FeCO3 → FeO + CO2↑，4FeO + O2 → 2Fe2O3 （2）浓缩结晶后得到的晶体是 （填化学式），A中溶质是 ； （5）写出步骤“合成”中发生的化学变化（用化学方程式表示）： 。 4．硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等）是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下： 已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图示： 回答下列问题： （1）酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是 。 （2）煅烧FeCO3生成产品I的化学反应 方程式为________________________________。 实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精灯、 泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有__________。 （3）产品Ⅱ的化学式为_______________，为了 获得产品Ⅱ，向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液后，还需要进行的操作是： 。 （4）检验产品II中是否含有氯化物杂质的实验操作是：取少量产品Ⅱ于试管中配成溶液， 。 5．我省东海有一种形态酷似水蛭的蛭石，是一种层状结构的含镁的铝硅酸盐，是黑云母等天然矿物风化蚀变的产物，有隔热、耐冻、抗菌、防火、吸声等优异性能，但不耐酸。 （1）某硅酸盐矿石的组成可以看作SiO2中有1/4的Si被Al替换，再由Mg平衡其电荷形成的。该矿石的组成以氧化物形式表示为 。 附典例2（3）问题：实验室模拟MgCl6·6H2O加热脱水的实验装置图：其中装置A的作用是 。 附本案卷答案： 典例1.答案 （1）①Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 ②3 Br2 + 3CO32- = BrO3- + 5Br－ + 3CO2-↑ ③BrO3- + 5Br－ + 6H＋ = 3 Br2 + 3H2O （2） Br2 + SO2 + 2H2O = 2HBr + H2SO4 强酸对设备的严重腐蚀 （3）② [问题]富集溴元素 典例2. [答案] ⑴ABD 石灰乳 石灰乳原料丰富，成本低 ⑵风吹日晒 （3）在HCl气流 抑制Mg2+水解 （4）阴极：Mg2＋+2e－＝Mg 阳极：2Cl－－2e—＝Cl2↑ A （5）MgO MgO + C  Mg（g） + CO（ g） 典例3．⑴FeS2、CuS ⑵4CuCl2－+O2+4H+＝4Cu2+＋8Cl－+2H2O ⑶该温度下，硫酸铜的溶解度小于氯化铜 ⑷3C+Fe2O32Fe+3CO ⑸12.00% 1．D 2．（1）BaSO4+4C = BaS+4CO↑，作燃料、冶炼金属 3．（2）FeSO4·7H2O（1分），( NH4)2 SO4（1分）； （5）FeSO4+2NH4HCO3 →FeCO3↓+( NH4)2 SO4+ CO2↑+H2O（2分） 4． （1）Fe2＋ （2）４FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 （分开两个反应：FeCO3FeO+CO2↑、4FeO+O2 2Fe2O3也给2分，但是只写出一个不给分。） 坩埚、坩埚钳 （3）K2SO4 蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥 （4）滴加过量Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液滴加AgNO3溶液。 5．MgO·Al2O3·6SiO2 附：制备干燥的HCl气体  [来源:学&科&网Z&X&X&K]
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