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第四章 化学与自然资源的开发利用
一、金属矿物的开发利用
1. 热分解法（对于不活波的金属）
2 HgO≜2 Hg+O2↑
2 Ag2O≜4 Ag+O2↑
2.
电解法（对于非常活泼的金属）
MgCl2(熔融)电解
→
Mg+Cl2↑
2NaCl (熔融)电解
→
2 Na+Cl2↑
3.
高温下氧化还原
常用的还原剂：焦炭、一氧化碳、氢气
(1)Fe 的冶炼：
①F e2O3+3CO≜2 F e+3C O2↑（高炉炼铁）
②F e2O3+2 Al≜2 F e+3 Al2O3 （铝热法炼铁）
(2)Cu 的冶炼：
① Cu2S +O2≜2Cu+ SO2↑ （火法炼铜）
③ Fe+Cu SO4= F e SO4+Cu （湿法炼铜）
4.
铝热反应
（1）反应装置
（2）反应现象：镁条剧烈燃烧，放出大量的热，发出耀眼的白光，
纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入蒸发皿。
【习题一】
下列有关金属的工业制法中，不正确的是（ ）
A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl 溶液
B．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氯化镁固体，电解熔融的氯化镁得镁
C．制铁：以铁矿石为原料，CO 还原得铁
D．制铝：从铝土矿中获得氧化铝，提纯后电解熔融的氧化铝得到铝
【分析】根据金属的活泼性不同采用不同的方法，金属的冶炼一般有电解法、热还原法、
热分解法、物理分离法．电解法：冶炼活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al，一般用电解熔融的
氯化物（Al 是电解熔融的三氧化二铝）制得；热还原法：冶炼较不活泼的金属Zn、Fe、
Sn、Pb、Cu，常用还原剂有（C、CO、H2 等）；热分解法：Hg、Ag 用加热分解氧化物的方
法制得，物理分离法：Pt、Au 用物理分离的方法制得，据此解答．
【解答】解：A．钠性质活泼，用电解熔融的氯化钠方法制取，电解氯化钠溶液不能得到金
属钠，故A 错误；
B．镁性质活泼，用电解熔融的氯化镁的方法制取，故B 正确；
C．铁性质较不活泼，用热还原反应制取，故C 正确；
D．氯化铝为共价化合物，熔融状态不能电离，铝性质活泼，工业上用电解氧化铝的方法制
取，故D 正确；
故选：A。
【习题二】
冶炼金属常用以下几种方法：①热还原法 ②热分解法 ③电解法 ④物理提取法．下
列金属各采用哪种方法还原最佳．（用序号填写下列空白．）
（1）Fe、Zn、Cu 等中等活泼金属_____
（2）Na、Mg、Al 等活泼或较活泼金属______
（3）Hg、Ag 等不活泼金属_____
（4）V、Cr、Mn、W 等高熔点金属_______
（5）Au、Pt 等非常不活泼的金属_______
【分析】根据工业上金属的冶炼方法结合金属的性质来选择合适的冶炼方法：
①Fe，Zn，Cu 等中等活泼金属可用C，CO，H2 做还原剂还原，
②K、Ti 等金属可用较活泼金属Na，Mg 等还原，
③V，Cr，Mn，W 等高熔点金属可利用铝热反应的原理还原，
④Na，Mg，Al 等活泼可电解法，
⑤Hg，Ag 等不活泼金属可用热分解法．
【解答】解：（1）由Fe、Zn、Cu 等中等活泼金属用热还原法，即以C、CO 或H2 做还原剂
还原冶炼，故答案为：①；
（2）Na、Mg、Al 等活泼或较活泼金属的化合物与C、CO 或H2 等不反应，故采用电解法冶
炼制备，故答案为：③；
（3）Hg、Ag 等不活泼金属的氧化物不稳定，受热易分解，故采用热分解法冶炼，故答案
为：②；
（4）V、Cr、Mn、W 等高熔点金属可利用利用铝热反应产生的高温来冶炼，属于热还原法，
故答案为：①；
（5）Au、Pt 等非常不活泼的金属采用物理提取法，故答案为：④．
【点评】本题考查金属的冶炼，为高频考点，注意金属的活泼性不同，冶炼方法不同，活
泼金属采用电解法冶炼，不活泼的金属采用直接加热法冶炼，大部分金属的冶炼都是在高
温下采用氧化还原反应法．
二、海水资源的开发利用
1.
海水淡化：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。
2.
海水制盐：从海水中制得氯化钠。
3.
海水提溴：2 I
-+ H 2O2+2 H
-= I 2+2 H 2O
【习题三】
海水提溴和海带提碘都需要经过浓缩、氧化、提取三个步骤。有关叙述错误的是（ ）
A．提溴的浓缩液来自于海水晒盐后的卤水
B．氧化步骤都可以通入氯气来实现
C．提取溴时利用溴的挥发性
D．提取碘时利用碘的升华特性
【分析】海水中溴离子含量较低，应先浓缩，再将溴离子转化为溴需要加入氧化剂，通常
选择氯气，氧化溴离子得到单质溴：2Br-+Cl2═Br2+2Cl-，再利用溴的挥发性，鼓入热空
气或热水蒸气将溴分离出来，二氧化硫与溴反应富集后再利用氯气将HBr 氧化，分离溴单
质利用溴的挥发性，提取碘是利用氧化剂氧化碘离子生成碘单质，萃取分液、蒸馏方法得
到，以此来解答。
【解答】解：A．提溴的浓缩液来自于海水晒盐后的卤水，可使溴离子浓度增大，为浓缩过
程，故A 正确；
B．氯气具有氧化性氧化溴离子生成单质溴，可氧化溴离子，故B 正确；
C．溴易挥发，可鼓入热空气或热水蒸气将溴分离出来，故C 正确；
D．海水中无单质碘，存在形式为碘离子，加入催化剂氧化碘离子生成碘单质，故D 错误；
故选：D。
【习题四】
为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案：下列说法正确的是（ ）
A．①中反应的离子方程式：2I
-+H 2O2= I 2+2OH
-
B．②中分液时含I 2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C．③中得到的上层溶液中含有 I
-
D．操作Z 的名称是加热
【分析】海带浸取液中加入过氧化氢和稀硫酸得到含碘单质的水溶液，加入萃取剂四氯化
碳静止分液得到含碘单质的四氯化碳溶液，加入氢氧化钠溶液震荡静止分层上层溶液中为
电话那和次碘酸钠，再加入稀硫酸酸化发生氧化还原反应生成碘单质的悬浊液，通过操作
Z 为过滤得到碘单质，
A．反应为酸性环境；
B．四氯化碳比水重在下层；
C．③中得到的上层溶液中含有IO
-、I
-；
D．操作Z 的名称是过滤．
【解答】解：海带浸取液中加入过氧化氢和稀硫酸得到含碘单质的水溶液，加入萃取剂四
氯化碳静止分液得到含碘单质的四氯化碳溶液，加入氢氧化钠溶液震荡静止分层上层溶液
中为电话那和次碘酸钠，再加入稀硫酸酸化发生氧化还原反应生成碘单质的悬浊液，通过
操作Z 为过滤得到碘单质，
A．反应为酸性环境，①中反应的离子方程式：2I
-+H 2O2+2 H
-= I 2+2 H 2O，故A 错
误；
B．四氯化碳比水重在下层，②中分液时含I 2的CCl4溶液从分液漏斗下口倒出，故B 错
误；
C．③中反应为IO
-+I
-+2H
+=I 2 +H 2O，得到的上层溶液中含有IO
-、I
-，故C 正确；
D．操作Z 的名称是过滤，故D 错误；
故选：C。
三、煤、石油、天然气的综合利用
1. 煤的利用
（1）干馏：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，从煤干馏产物中
可获得重要的化工原料。
（2）煤的气化：煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，主要反
应是碳和水蒸气反应生成水煤气等。
C （s）+H 2O（g）高温
→
CO（g）+ H 2（g）
（3）煤的液化：煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料。
也可以间接液化，先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇
等。
2. 天然气的利用：天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料主要用于合
成氨和生产甲醇等。
3. 石油的利用
（1）分馏：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。
分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。
（2）催化裂化：将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质
量小、沸点低的烃.
（3）裂解：深度裂化。
【习题五】
煤和石油是两种重要的能源，下列说法正确的是（ ）
A．液化石油气、汽油和石蜡的主要成分都是碳氢化合物
B．煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源
C．石油裂解和油脂皂化都是高分子生成小分子的过程
D．工业上获得大量的乙烯和丙烯的方法是石油裂化
【分析】A、液化石油气、汽油和石蜡油均由石油的分馏得到；
B、煤的气化是由煤来生产水煤气，液化是由煤来生产甲醇；
C、高分子化合物是指相对分子质量在一万以上的化合物；
D、石油裂化的目的是获得轻质油。
【解答】解：A、液化石油气、汽油和石蜡油均由石油的分馏得到，而石油的主要成分为烷
烃、环烷烃和少量的芳香烃，故石油分馏所得的液化石油气、汽油和石蜡的主要成分为碳
氢化合物，故A 正确；
B、煤的气化是由煤来生产水煤气，液化是由煤来生产甲醇，故均为化学变化，故B 错误；
C、高分子化合物是指相对分子质量在一万以上的化合物，故石油和油脂均不是高分子化合
物，故C 错误；
D、石油裂化的目的是获得轻质油，工业上获得乙烯和丙烯的方法是石油的裂解，故D 错误。
故选：A。
【习题六】
将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上（每一项只填写一种方法）
①溶解 ②裂解 ③分馏 ④裂化 ⑤干馏 ⑥蒸馏
（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等________
（2）从原油中分离出汽油、煤油、柴油等________
（3）将重油转化为汽油_______
（4）除去水中的Na+、SO4
2-、Cl-等杂质________
【分析】（1）把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等即煤的干馏；
（2）从原油中分离出汽油、煤油、柴油等即石油的分馏；
（3）将重油转化为汽油为石油的裂化；
（4）除去水中的Na+、SO4
2-、Cl-等杂质可以利用水能挥发，而Na+、SO4
2-、Cl-不会挥发来分
析．
【解答】解：（1）工业把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等常用干馏的方法制备，故答案
为：⑤；
（2）汽油、煤油、柴油的沸点不同，工业常用分馏的方法分离，故答案为：③；
（3）将重油转化为汽油用裂化的方法制得，故答案为：④；
（4）除去水中的Na+、SO4
2-、Cl-等杂质即自来水的蒸馏，即用蒸馏的方法，故答案为：⑥．
