从自然界中获取铁和铜
从自然界获取铁和铜
Fe2O3+2CO = 2Fe+2CO2
思
考
在制取过程中加入石灰石的作用是什么？
小资料
赤铁矿（Fe2O3）中有少量的二氧化硅（Si02）杂质
过滤
生石灰可以与二氧化硅（Si02）反应 石灰石（CaCO3）高温分解产生生石灰
讨论
高温
制取
CaCO3 = CaO+CO2 ↑
高温
SiO2+CaO =CaSiO3
制取
Fe2O3+3H2 = 2Fe+3H2O
小结
生成单质铜的方法
高温冶炼黄铜矿 生物制铜
思
考
上述方法中制取单质铁最好的方法是什么？
过滤 讨论 制取 小结
视频为工业制铁的原理
观察与思考
工业制取单质铁的原料 有哪些？
工业制取单质铁的原理 是什么？
工业制取单质铁的装置 有什么特点？
结
利用氧化还原的方法冶炼金属是
§3.2.1 从自然界获取铁和铜
综合二组 03
Fe 铁
Na 钠
S 硫
C 碳
I 碘
O 氧
导航
过滤生活，走进化学 交流讨论，获得新知 由浅入深，循序渐进 联系社会，深化目标
过滤 讨论 制取 小结
生活中铜和铁的应用如此广泛， 你们知道如何获取单质铜和铁吗？
小资料
常见的铁矿有：
磁铁矿（Fe3O4）和赤铁矿（Fe2O3）
论
工业中常用的常用的方法。
工业制取铁的原理
原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石
过程： ①将焦炭与空气反应得到二氧化碳，从中会放出大量的
过滤
②在高温下灼热的焦炭和二氧化碳反应得到还原性更强
从自然界中获取铁与铜
?
写一写：
请完成P72交流与讨论表3-3.
查漏补缺：
生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式
3H2+Fe2O3 3CO+Fe2O3 3C+2Fe2O3 2Al+Fe2O3 2Fe+3H2O 2Fe+3CO2 4Fe+3CO2 Al2O3+2Fe H2+CuO CO+CuO C+2CuO Fe+CuSO4 Cu+H2O Cu+CO2 2Cu+CO2 Cu+FeSO4
从 自 然 界 获 取 铁 和 铜
猎户座流星雨景象
狮子座流星划过天空
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。
交流与讨论
你在日常生活中见 到过哪些铁或铜的金属 制品？
铁熨斗
铁镢头
铁弯锄 铁灯
建筑中的杰作——鸟巢
重达42000吨的钢结构自立于地面
你知道吗
1、自然界中，铁和铜主要以 化合态(填 “游离态”或“化合态”)形式存在， 也有少量的铁、铜单质存在，其中铁 单质主要只存在于陨铁(天石) 中。 2、含有铁的矿石主要有哪些？含有铜的 矿石主要有哪些？
(1)请写出所发生反应的化学方程式:
ZnCO3 ZnO+CO2↑ ZnO+C(过量) Zn+CO↑ ； ______________________________________
Cu2O+C(过量) 2Cu+CO↑ ______________________________________;
铜锌合金 (2)从“合金”的角度看,药金的成分是 ________. (3)现在市面上出现了以药金制作的假元宝
从自然界中获取铁、铜
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
3.2.1从自然界中获取铁和铜
三、工业炼铜
1.湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
2.高温冶炼黄铜矿：
黄铜矿
粗铜 电解 精铜
（99.5%~99.7%） （99.95%~99.98%）
3.生物炼铜：
硫化铜矿 细菌 空气
硫酸铜
Fe
Cu
铁铜的物理性质与用途
金属
应用
铁 建材;炊具;铸件;制铁 合金;制磁铁等。
铜 广泛用于电气工业；制 铜合金；各种仪表的零 件
为了防锈在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不
锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金钢。
不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧化生 成氧化铁，故有不锈之称，是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用 的合金钢的总称。
生铁与钢
铁合金
生铁
钢
含碳量
其它杂 质 机械性 能 机械加 工
2%--4.5%
0.03%--2%
古人炼铁的情景
现代高炉出铁的情景
高炉结构图
二、现代工业炼铁
1、原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等
2、设备：炼铁高炉
3、原理：C+O2
点燃
===
CO2
(燃烧提供大量的热)
高温
C+CO2 ===
2CO（产生炼铁的还原剂CO
）
Fe2O3+3CO
高温
===
2Fe+3CO2（铁矿石提供铁元素)
二、现代工业炼铁
Si、Mn、S、P(多) Si、Mn、S、P(少)
质硬而脆,无韧性 坚硬、韧性大、塑性好
可铸不可锻
可铸、可锻、可压延
铁在人体中的作用
• 铁是维持生物的主要物质，是制造血红素和肌血球素的 主要物质，是促进维生素(维生素食品) B 族代谢的必要 物质。
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 )
高中化学必修一 专题三 第二单元 铁铜的获取及应用
第二单元 铁、铜的获取及应用第一课时 从自然界中获取铁和铜一、铁和铜在自然界中的存在铁和铜在自然界主要以 化合态 的形式存在。
常见的铁矿 磁铁矿 (主要成分为Fe 3O 4)、 赤铁矿 (主要成分为Fe 2O 3)等；常见的铜矿有 黄铜矿 (主要成分为CuFeS 2)、 孔雀石 [主要成分为CuCO 3·Cu(OH)2]等。
此外铁在自然界中还以 游离态 的形式存在于陨铁中。
二、工业炼铁工业炼铁的原理是利用 氧化还原 反应，用 还原剂 将铁从铁矿石中还原出来。
1．原料铁矿石 、焦炭 、空气 、石灰石 等。
2．设备 炼铁高炉。
3．反应原理用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
4．工艺流程从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生 二氧化碳 ，并放出大量的热量；二氧化碳 再与灼热的 焦炭 反应，生成 一氧化碳 ；一氧化碳 在高温下将氧化铁还原为铁。
有关反应的化学方程式：C ＋O 2 CO 2 ； CO 2＋C 2CO ； Fe 2O 3＋3CO 2Fe ＋3CO 2 。
5．除去铁矿石中含有的SiO2石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应的化学方程式：CaCO 3 CaO ＋CO 2↑ ；CaO ＋SiO 2 CaSiO 3 。
炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，分离可得铁水。
三、工业炼铜1．用黄铜矿炼铜工业上用高温分解黄铜矿的方法获得铜。
粗铜中铜的含量为 99.5%～99.7% 。
含有 Ag 、=====点燃 =====高温 =====高温 =====高温 工业炼铁中碳的作用是什么？ 作用主要有：①与氧气经过一系列反应提供还原剂； ②反应放热维持高温。
Au 、Fe 、Zn 等杂质。
2．粗铜的精炼电解精炼铜的原理是让 粗铜 作阳极，失电子变为Cu2＋，在阴极上用 纯铜 作阴极即可得 精铜 。
电解精炼得到的铜，其含量高达 99.95%～99.98% 。
321从自然界获取铁和铜
§3.2.1从自然界获取铁和铜 【学习目标】1.了解铁、铜在自然界的主要存在形式。
2.能够说出高炉炼铁的化学原理。
3.了解铜的冶炼方法和原理。
了解不同金属冶炼的常用方法。
4.【学习过程】一、铁、铜在自然界中的存在 存在形式 游离态(少量) 化合态(主要形式)铁的存在 天然铁(陨铁) 磁铁矿 赤铁矿 铜的存在天然铜(少量)黄铜矿孔雀石二、铁、铜的冶炼 1.铁的冶炼：(1)原理：高温下用还原剂将___________________________。
(2)设备：炼铁高炉，如下图所示。
(3)原料：___________________和石灰石。
(4)冶炼过程。
(5)铁合金。
2.铜的冶炼： (1)高温炼铜。
①原理：高温下使黄铜矿(主要成分是CuFeS2)分解得到单质铜，再通过电解精炼，得到高纯度的铜。
②生产流程 黄铜矿 粗铜 高纯铜。
(2)生物炼铜。
①原理：利用细菌把___________________转化为_______的铜 盐，再用较活泼的金属还原。
②生产流程：如CuS _____ Cu 。
③优点：反应条件简单、成本低、污染小。
(3)湿法炼铜。
①原理：用活泼的金属(如铁)置换出铜盐中的铜。
②主要反应：离子方程式 。
高温分解电解 精练 O 2细菌Fe二、单质的物理性质 名称 共同点不同点铁具有 光泽，密度较 ，熔沸点较 ， 易导 、导 。
纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化。
铜铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体。
三、单质的化学性质铁 铜 与非金属反应 与盐酸反应与盐溶液反应【小结】①铜在反应中一般转化为 价铜的化合物。
②铁跟氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为 化合物。
③铁跟氧化性较强的氧化剂（如氯气、硝酸等）反应转化为 的化合物。
四、铁的氧化物五、铁的两种氢氧化物Fe 2O 3Fe 3O 4 颜色、 俗称 与盐酸 反应Fe （OH ）2Fe(OH)3颜色 与盐酸 反应 制备【当堂巩固】1.辨析下列说法的正误：()(1)地壳中有大量的游离态的铁。
从自然界获取铁和铜
从自然界获取铁和铜一、学习目标（1）了解自然界中铁、铜的存在形式，掌握高炉炼铁的化学原理，简单了解湿法炼铜的过程。
（2）通过介绍我国悠久的铜、铁冶炼史，对学生进行爱国主义教育，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
（3）通过介绍铁和铜的使用情况，使学生认识到化学与生活的紧密联系，培养学生的社会责任感。
二、学习重点与难点重点：工业炼铁的原料、原理、设备、工艺流程与产物三、学习过程【你知道吗】除金等少量的金属在自然界存在单质外，大多数金属以化合物的形式存在于大自然。
铁和铜主要以矿物的形式广泛存在于地壳中。
铁矿主要有_______________________________________，铜矿主要有________________________________________。
铁元素在地壳中的含量为4.65%，我国有丰富的铁矿资源，但品位不高。
【活动探究】在矿物中，金属元素的化合价呈正化合价，所谓金属的冶炼就是把金属从它们的化合物中____________(填“氧化”或“还原”出来)。
完成课本P.72“交流与讨论”。
【知识介绍】金属的冶炼1．从矿石中提炼金属的一般步骤：①选矿（矿石的富集、除杂质，提高有用成分含量）；②冶炼；③精炼提纯。
2．冶炼金属常用方法△(1)加热法——加热金属的氧化物和硫化物，使其分解出金属，例如Ag2O 2Ag＋O2，适用于冶炼稳定金属。
(2)还原剂法——用还原剂把金属从化合物种还原出来。
常见的还原剂有H2、CO、C、Al等。
例如：Fe2O3＋CO——_________________________________________，WO3＋H2——___________________________________________，Cr2O3＋2Al——__________________________________________。
(3)电解法——用电流使金属还原，适用于冶炼活动金属。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电解法
热还原法
热分解法
二、金属的冶炼方法
简单，实用，节省的原则 1、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
2Ag2O
== 2Hg + O2↑
== 4Ag + O2↑
2．热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法。常 用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和 活泼金属等。 Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 高温 Cr2O3+2 Al == 2Cr+Al2O3 WO3+ 3 H2 == W+3H2O
（吃岩石的细菌） （Fe） 硫化铜（CuS） CuSO4 Cu
金属的冶炼
自然界中的金属大都以化合态存在 用化学的方法把化合态的金属变成游离态 要考虑的问题 集矿 石 的 富 方合 法适 的 冶 炼 如 何 精 炼
不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
炼铁高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C +O2=CO2
二、现代工业炼铁
1、原料： 铁矿石、焦炭、空气、石灰石等 2、设备： 炼铁高炉
C+O2 === CO2 (燃烧提供大量的热) 3、原理： C+CO2 === 2CO（产生炼铁的还原剂CO ） Fe2O3+2CO === 2Fe+2CO2
钢有不同型号，应用 不同如钢丝网、铆钉、 锅炉等
三、铜的冶炼
1、湿法炼铜：（ “曾青得铁，则化为铜。”--《淮南万毕术》 ） Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 氧化还原反应 氧化剂: CuSO4 2、火法炼铜:
原料: 黄铜矿（CuFeS2） 高温冶炼
还原剂: Fe
粗铜
电解 精炼
精铜
3 、生物炼铜
• 5、生物冶金：含硫的铜矿→硫酸铜→炼铜
拓展知识面：
不锈钢
为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈 钢。不锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金钢。 不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧 化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、 碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。
总结
含量
存在 形式
游离态（少量） 主要化合态
黄铜矿（CuFeS2） 孔雀石（CuCO3•Cu(OH)2）
H2 + CuO Δ ══ Cu + H2O Δ CO + CuO ══ Cu + CO2 Δ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2 Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4 （1）湿法炼铜 (2)火烧孔雀石 （3）高温冶炼黄铜矿 （4）电解精炼
高温
高温
3．电解法
在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种 金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电 子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化 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。
2Al2O3====4Al+3O2↑
2NaCl====2Na+Cl2↑
电解
电解
• 4、湿法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
高温 高温 点燃
二、现代工业炼铁
4、造渣：CaCO3
高温
CaO＋CO2↑
高温
SiO2＋CaO
CaSiO3（炉渣的主要成分）
石灰石作熔剂除掉SiO2 5、废气成分：N2、CO、CO2等 6、产品： 生铁（含碳2% — 4.5%） 将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛 的钢（含碳量在 0.03 % — 2 % ）
将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛的钢（含碳量在 0.03%—2% ） 生铁和钢的比较
生铁 C% 2%－4.5%
钢 0.03%－2%
杂质 Si、Mn、S、P（较多） Si、Mn、S、P （较少）
机械 生铁硬而脆可铸不可煅 坚硬、韧性大，可塑性好, 性能 可铸可煅 用途 炼钢生铁：炼钢原料 ；
铸造生铁：制造各种铸件， 如机床、床座、铁管等； 球墨铸铁：制造齿轮、活塞等 高级铸件；
表3-3 铁、铜从化合态转化为游离态
生成铁的化学方程式
Δ 2Fe + 3H O 3H2 + Fe2O3 ══ 2 Δ 2Fe + 3CO 3CO + Fe2O3 ══ 2 高温 2Al + Fe2O3 ══ 2Fe + Al2O3 Zn + FeSO4 ══ Fe + ZnSO4
生成铜的化学方程式
Δ Cu + H O H2 + CuO ══ 2 Δ CO + CuO ══ Cu + CO2 Δ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2 Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4
磁铁矿(Fe304)
褐铁矿(Fe2O3· nH2O )
黄铁矿(F矿(CuFeS2 ) Cu5FeS4 辉铜矿 Cu２S 孔雀石（CuCO3•Cu(OH)2）
毛赤铜矿(Cu2O )
蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2 )
把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的 金属的冶炼。
主要 矿石
化合态 转化为 游离态 冶炼 方法
高炉炼铁
主要 流程
高炉中炼成生铁，生铁 进一步炼制成钢
高温冶炼得到含铜在 99.5~99.7%的铜，电解精炼 得到纯度更高的铜
铁和铜
铁、铜在日常生活中的应用：
一、铁和铜在自然界存在形式。
游离态形式的铁和铜
铜在地壳中含量约为0.01%， 少量以单质铜形式存在
天然铜
陨铁
铁是自然界里分布最广的金属 元素之一，在地壳中的质量约 占5％左右，仅次于铝，游离态 的铁只能从陨石中得到。
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
菱铁矿 FeCO3
铁（ Fe）
多
铜（ Cu）
少
游离态（陨铁） 主要化合态
磁铁矿（Fe304） 赤铁矿（ Fe203 ）
Δ 2Fe + 3H O 3H2 + Fe2O3 ══ 2 Δ 3CO + Fe2O3 ══ 2Fe +3CO2 高温 2Al + Fe2O3 ══ 2Fe + Al2O3 Zn + FeSO4 ══ Fe + ZnSO4