从自然界中获取铁、铜
从自然界获取铁和铜

你在日常生活中见 到过哪些含有铁和铜的 金属制品?
问题1:人类首先发现并应用的是铜,其后是 铁,为什么?
自然界中,铜主要以化合态存在,也存在少量 单质铜。
自然界中获得的最大的天然铜重420吨。 在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下 来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤 进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了 人类历史上的新石器时代。
生成铁的反应
生成铜的反应
工业上从铁矿石制单质铁采用 电解法可以吗?为什么?
铁矿石(含少量SiO2杂质)要不要 先提纯呢?
阅读课文72页了解工业上是如何 解决这一问题的。
炼 铁:
铁矿石(化合态)→铁单质(游离态)
(1)基本反应原理:
Fe2O3+3CO
2Fe +3CO2
利用氧化还原反应,在高温下,用还原剂 (主要是CO)从铁矿石中还原出铁。 (2)原料:铁矿石,焦炭,石灰石,空气 (3)设备:高炉
▽Байду номын сангаас
(5)炼铁产品:
①生铁 ②高炉煤气: CO、CO2、N2 ③炉渣:主要是CaSiO3 问题2:高炉煤气能否直接排放?怎么处理? 高炉煤气不可直接排放。必须净化处理 并加以综合利用。 问题3:高炉煤气能够废物利用变为燃料,炉渣能 否也可废物利用? 问题4:炼铁中得到的铁是纯铁吗
先人的足迹
在土中挖一坑 洞,周围用石 块堆砌,称为 地炉。以木炭 为燃料,利用 自然风力进行 燃烧、加热和 还原铁矿石, 产品为类似块 状的海绵铁。
当堂练习
6.冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法; ②水煤气法(H2 或CO);③活泼金属置换 法;④电解法。四种方法均有应用。古代有: Ⅰ火烧孔雀石炼铜;Ⅱ湿法冶金术炼铜;现 代有:Ⅲ铝热法炼铬;Ⅳ从光卤石 (KCl· MgCl2· 6H2O )中炼镁。下列对它们 B ) 的冶炼方法的分析中,不正确的是( A.Ⅰ用① B.Ⅱ用② C.Ⅲ用③ D.Ⅳ用④
从自然界中获取铁和铜

鞍钢2000立方米高炉外景 鞍钢2000立方米高炉外景 图
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C +O2=CO2
陨铁
磁 铁 矿
赤铁矿
黄铜矿 天然铜 蓝铜矿 天 然 铜 孔 雀 石
●
分组讨论
如何将铁、铜从化合态转化为游离态? 如何将铁、铜从化合态转化为游离态?
生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式
炼铁和炼铜
炼铁: 一 炼铁:
铁矿石(化合态) 铁单质 游离态) 铁单质( 铁矿石(化合态)→铁单质(游离态)
高温
基本反应原理: (1)基本反应原理:3CO+ Fe2O3
2Fe+3CO2
然后把冰铜移入转炉中,加入熔剂(石英砂) 然后把冰铜移入转炉中,加入熔剂(石英砂)后 鼓入空气进行吹炼( )。由于 鼓入空气进行吹炼(1 100 ℃~1 300 ℃)。由于 铁比铜对氧有较大的亲和力, 铁比铜对氧有较大的亲和力,而铜比铁对硫有较 大的亲和力,因此冰铜中的FeS先转变为 先转变为FeO,跟 大的亲和力,因此冰铜中的 先转变为 , 熔剂结合成渣,而后Cu 才转变为 才转变为Cu , 熔剂结合成渣,而后 2S才转变为 2O,Cu2O 反应生成粗铜( 跟Cu2S反应生成粗铜(含铜量约为 反应生成粗铜 含铜量约为98.5%)。 )。 2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑ + 2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑ = 再把粗铜移入反射炉,加入熔剂(石英砂), ),通 再把粗铜移入反射炉,加入熔剂(石英砂),通 入空气,使粗铜中的杂质氧化, 入空气,使粗铜中的杂质氧化,跟熔剂形成炉渣 而除去。在杂质除到一定程度后,再喷入重油, 而除去。在杂质除到一定程度后,再喷入重油, 由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化 亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7% 亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜
从自然界获取铁和铜

生活中处处有化学
开 心 辞 典
这里有几个问题,你想挑战一下么?
幻 灯 片 幻 灯 片
幻
灯
片
1
2
3
你知道吗?
中国古代何时能够制造出精 美的青铜器?何时会冶铁炼钢? 商朝,就能够制造出精美 的青铜器,春秋战国时期就 会冶铁炼钢.
历史的荣耀
殷商 ←司母戊大方鼎 西周 刖人守门方鼎→
西周 ←成王方鼎 东汉 错银牛灯→
活 泼 金 属
较活泼 不活泼 金属
Na Mg Al Fe Cu
气体: CO、H2 固体:C、Al
冶炼方法的选择
简单,实用,节省的原则 热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中,位于氢后面的某些金 属的氧化物受热就能分解。
2HgO == 2Hg + O2↑
2Ag2O == 4Ag + O2↑
归纳与总结
炼铜
1.湿法冶铜:Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 电解 2.高温冶炼:黄铜矿——→粗铜——→精铜
3.生物炼铜:硫化铜——→硫酸铜——→铜 污染小、条件简单、原料要求低
99.5~99.7% 99.95~99.98% 硫杆菌
资料细菌冶金即微生物浸矿,近代湿法冶金新工艺。 应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等, 以回收某些贵重有色金属和稀有金属,达到防止矿 产资源流失,最大限度地利用矿藏的一种冶金方法。 可以用来冶炼铜铅锌等几十种贵重和稀有金属。
专题3
第二单元 铁、铜的获取及应用
从自然界获取铁和铜
[学习目标]
1、了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的 冶炼方法。
2、掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。 3、体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
3.2 从自然界中获取铁和铜

?
为什么铜使用比铁早?
①地球上存在少量单质铜,单质铁只存在陨铁中 ②铁的性质比铜活泼,容易氧化生锈 ③铁的熔点(1539℃)又比铜(1083 ℃ ) 高得多,就使得它比铜难于熔炼
③造渣 : CaCO3 == CO2 + CaO 高温 CaO+SiO2== CaSiO3
高温
高炉炼铁
用上述方法得到的 铁是含碳量2%-4.5% 的生铁。将生铁进 一步炼制,可得用 途更广泛分钢(碳 量0.03%-2%)
炼铜的方法 自学:书本73页(包括
资料卡)
1.湿法炼铜:Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
高炉炼铁
【交流与讨论】 (1)原料是什么? (2)设备是什么? (3)炼铁过程中发 生了哪些反应?
高炉炼铁
1、原料:铁矿石、焦炭、石灰石、空气 2、设备: 炼铁高炉 3、原理 ①产生还原剂: C+O2 == CO2 CO2+C == 2CO
高温 高温
②还原铁矿石: 高温 Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2
湿法炼铜的过程: 含氧化铜的矿石 酸 铜盐溶液 铁 铜
阅读材料
资源有限 再生无限 08年11月18日,《台州商报》报道: 台州成为长三角的“铜矿”、“铁 矿”。缺乏陆地矿产资源的台州市 发展废旧金属拆解业,为长三角地 区开发了“铜矿”、“铁矿”。每 年可生产铜70万吨,生产钢铁100万 吨。
【交流与讨论】
陈列于新疆地质矿产博物馆重达30吨、 世界排行第三(按重量)的大陨铁。
常见的铁矿石
陨铁
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿
(Fe2O3· nH2O )
黄铁矿(FeS2 )
从自然界获取铁和铜

阅读课本71页并思考?
•1.自然界中铁、铜主要以什么形态存在 ? •2.自然界中是否存在单质铁和单质铜呢?
•1.铁和铜在自然界主要以化合态形式存在 。
•常见的铁矿
•赤铁矿(Fe203)
•磁铁矿(Fe304)
• 常见的铜 矿
•黄铜矿(CuFeS2 ) •二硫化亚铁铜
•孔雀石(CuCO3•Cu(OH)2)
•Δ
•H2 + CuO == Cu + H2O
•Δ
•CO + CuO == Cu + CO2
•Δ
C + 2CuO ==2Cu + CO2↑
•Zn + FeSO4 ==Fe + ZnSO4 •Fe+ CuSO4 ==Cu + FeSO4
•交流与讨论
• 阅读P72,了解炼铁原理,并完成“交 流与讨论”。
•根据已学过的知识,尽可能多的写出上述转化的化学 •方程式,填在课本P72表3-3中。
•交流与讨论
生成铁的化学方程式
生成铜的化学方程式
•3H2 + Fe2O3 •=高=温2Fe + 3H2O
•3CO + Fe2O3•高==温2Fe + 3CO2 •高温
•2Al+ Fe2O3 == 2Fe + Al2O3 •
•钢(含碳0.03﹪~2﹪)
•三、铜的冶炼
• 1.高温冶炼黄铜矿•→电解精炼
•2CuFeS2+O•2高=温Cu2S+2FeS+SO2↑
•高温
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑ 2Cu2O+Cu2S=•高6温Cu+SO2↑ •(仅作了解)
从自然界获取铁和铜

从自然界获取铁和铜一、教学目标:1、了解铁和铜的主要存在形式,铁的冶炼方法;2、体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
二、教学重点:铁的冶炼方法三、教学难点:铁的冶炼方法四、教学过程:【联系生活】铁和铜是人类使用最广泛的两种金属。
在我们日常生活中会经常见到。
请看两张图片(ppt2)———生活中常见的钢铁制品(ppt3)———铜制品【讲述】铜和铁制品几乎涉及我们衣、食、住、行的方方面面,与我们的生活密切相关。
下面,我们来了解一下两种金属---请看信息(ppt4)【设疑1】纯净的铁为银白色,铜为紫红色,它们在自然界中以什么形式存在呢?【提问学生】请同学们思考并完成填空。
演示(ppt5)【学生回答】铁、铜主要以化合态形式存在于自然界。
地球上只存在少量单质铜,而铁单质只存在于陨铁中。
【板书】一.存在形式主要以化合态形式存在于自然界【设疑2】关于铁、铜的存在形式,请同学们思考问题2:为什么地球上只存在少量单质铜,而铁单质只存在于陨铁中?演示(ppt6)结合金属活动性顺序表,完成填空。
【学生回答】根据金属活动性顺序表,铁属于比较活泼金属、铜属于不太活泼 _金属。
铁比铜活泼,故自然界中存在少量单质铜,而单质铁只存在于陨铁中。
【过渡】铁和铜都主以化合态存在。
含铁的矿石有哪些,含铜的矿石有哪些呢?【创设情境】展示自然界存在的各种铁、铜矿石的图片。
演示(ppt7)常见的铁矿石赤铁矿主要成分为三氧化二铁、磁铁矿四氧化三铁、褐铁矿、黄铁矿;(ppt8)常见的铜矿石黄铜矿、孔雀石等【设疑3】1.如果将铁、铜从化合态转化为游离态,它们的化合价有什么变化,过程中加入氧化剂还是还原剂?2.选用哪些还原剂?【学生活动】: 通过教材了解炼铜、炼铁的方法和工艺。
通过收集到的资料,小组交流讨论更多其他的炼铜、炼铁的方法。
【学生反馈】从铁、铜的化合物中提取铁、铜的其他可能途径:制铁:Al2O3+2Fe3H2+Fe2O32Fe+3H2O2Al+Fe2O3制铜:H2+CuO Cu+H2O CO+CuO Cu+CO2Fe+CuCl2Cu+FeCl2【小结】获取铁和铜的方法。
《从自然界中获取铁和铜》

课堂练习
5.根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实 验装置,回答以下问题: ①反应过程中发生的现象是 ; ②塑料袋的 作用是 。 Fe2O3
COLeabharlann 石灰水不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式
2Al+Fe2O3 3H2+Fe2O3 3CO+Fe2O3 Al2O3+2Fe 2Fe+3H2O 2Fe+3CO2 H2+CuO CO+CuO Cu+H2O Cu+CO2
Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4 2Al+3CuO Al2O3+3Cu
Mg+FeSO4 =Fe+MgSO4
现代炼铁
炼铁: 铁矿石(化合态)→铁单质(游离态)
(1)原料: 铁矿石,焦炭,石灰石,空气 (2)基本反应原理: 3CO+ Fe2O3
高温
2Fe+3CO2
利用氧化还原反应,在高温下,用还原剂 (主要是CO)从铁矿石中还原出铁。 (3)设备: 高炉 (4)炼铁的主要反应过程:
宝钢高炉
高炉结构图
C
古代炼铁
我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁, 领先欧洲一千余年,南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁,而 欧洲最早直到500年后,才掌握这一技术。
现代炼铁 铁的冶炼 工业炼铁过程: 思考下列问题: ⑴ CO是怎样形成的? ⑵ 铁矿石是如何被还原的? ⑶ 石灰石的作用是什么? (视频展示)
电解
精铜
从自然界获取铁和铜

工业上是如何冶炼生铁的 原理(方程式): 在高温下,用还原剂 (主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 原料: 铁矿石、焦炭、石灰石和空气
设备: 高炉
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
阅读与归纳
阅读课本P73 归纳:工业炼铜的主要方法:
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
归纳与总结
金属冶炼的一般方法
1、热分解法:2Ag2O 4Ag+O2↑ 2、热还原法: (使用H2 、CO或“用活泼金属”还原) CuO+H2 Cu+H2O CuO+CO Cu+CO2 2Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3 3、电解方法: 2Al2O3 4Al+3O2↑ MgCl2 Mg+Cl2↑ 4、湿法冶金:Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 5、生物冶金:含硫的铜矿→炼铜
铁陨石
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
交流、讨论
1、如何将铁、铜从“化合态” 转化为“游离态”?根据已学过的 知识,你能写出多少种上述转化的 化学方程式。
生成铜的反应
交流、讨论
2、上述反应中,在工业上实际 应用的有哪几种?
商代的铁刃铜钺(yuè) (北京平谷县刘家河商墓中出土) 铁刃铜钺残长8.4cm,直 内上有一穿孔。钺身一面 扁平,一面微凸。刃部为 陨铁锻制,先将陨铁锻造 成2mm左右的薄刃,再将 薄刃与青铜浇铸成一体, 尤为珍异。
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点燃
CO2 + C = 2CO CaO + SiO2 = CaSiO3
高温
高温
还原剂生成反应
造渣反应
生铁
铁碳合金, 含碳2 % ~4.5%
除碳
钢
铁碳合金, 含碳0.03 % ~2%
2、铜 黄铜矿 CuFeS2
方法一:高温冶炼黄铜矿
高温
2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2↑
铁的物理性质 一、铁、铜的物理性质
铁 银白色金属光泽,铁 粉为黑色 可被磁铁吸引 具有良好的导热性、 导电性、延展性 铜 紫红色金属光泽 具有良好的导热性、 导电性、延展性
二、铁、铜单质的化学性质
铁 盐酸(稀硫酸) 醋酸 铜 盐酸、稀硫酸、醋酸 不反应
某些盐(硫酸铜)
细菌பைடு நூலகம்
Fe
Cu
四、不同金属冶炼方法的选择
Na+KCl=K↑+NaCl
电解氯化物
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au
电解法 Al2O3 热还原法 热分解 富集法
(C、CO、H2、
活泼金属)
铁、铜及其化合物的应用
铁的应用 回忆铁、铜的应用, 试说两者的物理性质
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
提供还原剂提 供热量 CO2+C=2CO C+O2=CO2 放热
生铁 (含碳2%-4.5%)
小结:1、设备 2、原料 3、原理
:炼铁高炉 :铁矿石、焦炭、空气、石灰石等 :3CO + Fe2O3 ══ 2Fe + 3CO2
高温
涉及的反应:
C + O2 = CO2 CaCO3 = CaO + CO2↑
电解
粗铜 2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2↑ (含铜99.5% 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2↑ ~ 99.7% )
精炼
精铜 (含铜99.95% ~99.98%)
2、铜
铜的提取
方法二:湿法炼铜
CuSO4 + Fe == Cu + FeSO4
方法三:生物炼铜
CuS O CuSO4 2
活泼非金属单质(氯 气、氧气)
某些盐(硝酸银)
活泼非金属单质(氯 气、氧气)
氧化性酸(浓硫酸、硝酸)都能反应
试写有关的化学或离子反应方程式!
钝化:铁遇冷的浓硫酸能反应,表面形成致密的氧化物保护膜。 应用:可用钢瓶储存浓硫酸。
从自然界中获取铁和铜
一、铁、铜在自然界中的存在形态
• 1、有游离态: 铁单质存在于陨铁中,有“天石”之称 • 2、有化合态(主要) 看书P71,常见的铜铁矿石
铁
二、铁、铜的应用
铁的应用
三、铁、铜的提取
1、铁
石灰石
设备:炼铁高炉
造渣剂 除去SiO2 石灰石
提供 铁元素
N2、CO、CO2
为焦炭燃烧提供氧