8.1.1 金属矿物与海水资源的开发利用 -（考点梳理）【考点精准练】2021-2022学年高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第二册）（解析版）

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8.1.1 金属矿物与海水资源的开发利用

考点 1 金属矿物的开发利用

1、金属元素在自然界中存在的形态

(1)游离态：化学性质不活泼的金属，在自然界中能以游离态的形式存在。如：金和铂以及

少量的银和铜

(2)化合态：化学性质比较活泼的金属，在自然界中能以化合态的形式存在。如： Al、Na

注意：

① 少数金属在自然界中能以游离态的形式存在；而大多数的金属在自然界中能以化合态

的形式存在

② 在地壳中，含量最高的金属元素是铝，其次是铁

2、金属冶炼的原理和实质

(1)原理：利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂或者加热、电解的方法把金

属化合物还原为金属单质

(2)实质：金属离子―――→金属单质，即 M

＋＋

e－―→M

3、金属冶炼的主要步骤

① 矿石的富集 (目的：除去杂质，提高矿石右的有用成分的含量)

② 冶炼 (目的：得到金属单质)

③ 精炼 (目的：提高金属的纯度)

4、金属冶炼方法——根据金属的活泼性

(1)物理提取法：Au、Pt 在自然界中主要以游离态存在

(2)热分解法：适于冶炼金属活动性顺序表中位置靠后的不活泼的金属；像汞、银等不活泼

金属，它们在金属活动性顺序表中位于氢的后面，其阳离子得到电子的能力很强，所以

其还原条件也较容易达到。它们的氧化物受热就能分解得到单质。适用范围是不活泼的

金属 Hg 和 Ag

2HgO=====2Hg＋O2↑、2Ag2O=====4Ag＋O2↑

(3)热还原法：适用于冶炼位于金属活动性顺序表中部的金属；常用的还原剂有焦炭、一氧

化碳、氢气、活泼金属(如：铝)等，多数金属的冶炼过程属于热还原法。适用范围是较

活泼的金属 Zn～Cu

① 焦炭还原法：2PbO＋C=====2Pb＋CO2↑，C＋2ZnO=====2Zn＋CO2↑

② 一氧化碳还原法：3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2

③ 氢气还原法：WO3＋3H2=====W＋3H2O

④ 活泼金属还原法(铝热反应)：2Al＋Cr2O3=====Al2O3＋2Cr 10Al＋3V2O5=====6V

＋5Al2O3

(4)电解法：位于金属活动性顺序表中氢前面的钾、钠、钙、镁、铝等几种金属的还原性很

强，这些金属单质都很容易失去电子，而其对应的阳离子则氧化性很弱，很难得到电子，

因此用一般的方法和一般的还原剂很难使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其

熔融盐或氧化物的方法来冶炼。适用范围是活泼的金属 K～Al

2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑、MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑

2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑

注意：

考点梳理

① 工业上冶炼镁是电解 MgCl2 而不是 MgO 的原因是 MgO 的熔点比 MgCl2 的高

② 冶炼铝是电解 Al2O3 而不是 AlCl3 的原因是 AlCl3 是共价化合物，熔融状态不导电。

加入冰晶石(Na3AlF6)的

目的是降低 Al2O3 的熔化温度

③ 金属的活泼性与冶炼方法的关系：

④ 金属活动性顺序中，金属的位置越靠后，其阳离子越容易被还原，金属的位置越靠前，

其阳离子越难被还原

5、铝热反应

(1)概念：铝与某些难熔金属氧化物(如：Fe2O3、Cr2O3、MnO2等)在高温条件下发生的置换

反应称为铝热反应

(2)反应原理：(以铝和氧化铁反应为例)：Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3

(3)铝热剂：铝粉和某些金属氧化物(Fe2O3、V2O5、Cr2O3、MnO2等)组成的混合

(4)反应特点：在高温下进行，反应迅速并放出大量的热，新生成的金属单质呈液态易

Al2O3分离

(5)应用

①制取熔点较高、活动性弱于 Al 的金属，如铁、铬、锰、钨等，如：3MnO2＋

4Al=====3Mn＋2Al2O3

② 金属焊接，如：野外焊接钢轨等

(6)实验过程

实验步骤

** Expression is faulty **取一张圆形滤纸，倒入 5 克炒干的氧化铁(Fe2O3)粉末，再

倒入 2 克铝粉、将两者混合均匀

** Expression is faulty **用两张圆形滤纸，分别折叠成漏斗状，将其中一个取出，

在底部撕一个孔，用水润湿下面一点，再跟另一个漏斗套在一起，使四周都有 4 层

** Expression is faulty **将折好的滤纸架在铁圈上，下面放置盛沙的蒸发皿，把混

合均匀的氧化铁粉末和铝粉倒入纸漏斗中　

** Expression is faulty **再在上面加少量氯酸钾，并在混合物中间插一根镁条

** Expression is faulty **点燃镁条，观察发生的现象

实验装置

实验现象

① 镁带剧烈燃烧，放出大量的热，并发出耀眼的白光，氧化铁与铝粉在较高温度下发生

剧烈的反应

②纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中

实验结论高温下，铝与氧化铁发生反应，放出大量的热 Fe2O3＋2Al=====2Fe＋Al2O3

操作要点

①内层纸漏斗底部剪个小孔：使熔融物易于落下

②蒸发皿盛沙：防止高温熔融物溅落炸裂蒸发皿

** Expression is faulty **镁条：制造高温条件，引起氯酸钾分解，引发铝热反应

** Expression is faulty **氯酸钾：制造氧气利于反应

微点拨①Al 与 MgO 不能发生铝热反应

② 铝热反应不是一个反应，而是一类反应

** Expression is faulty **铝热反应为放热反应

6、回收废旧金属的意义

(1)回收金属的意义：节约矿物资源、节约能源、减少环境污染

(2)废旧金属的最好的处理方法是回收利用

如：废旧钢铁用于炼钢；废铁屑用于制铁盐；从电影业、照相业、科研单位和医院 X 光

室回收的定影液中，可以提取金属银

7、合理开发和利用金属资源的主要途径

(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

考点 2 海水资源的开发利用

1、海水水资源的利用

(1)海水水资源利用，主要包括海水淡化和直接利用海水进行循环冷却等。

(2)海水淡化：通过从海水中提取淡水或从海水中把盐分离出去，都可以达到淡化海水的目

的。海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等。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。因此，海水淡化与化工生产结合、与能源技术结

合，成为海水综合利用的重要方向

2、海水的化学资源利用

(1) 海水中的化学元素：海水中含量最多的为 O 、 H 两种元素，还有

Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B、F 等 11 种元素，其总含量超过99%，其他为微

量元素

(2)海水中化学资源的利用

(3)从海水中获取能源

① 从海水中提取铀和重水，用于核能开发

② 开发潮汐能、波浪能等新型能源

3、从海水中提取镁的流程

工艺流程图

基本步骤及

主要反应

制熟石灰CaCO3=====CaO＋CO2↑，CaO＋H2O===Ca(OH)2

沉淀 Mg2＋ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

酸化，制备 MgCl2Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O

蒸发浓缩、冷却结晶析出 MgCl2·6H2O

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