cu在自然界中的存在形式
2017-2018学年高中化学三维设计江苏专版必修一讲义：专题3 第二单元 第一课时 从自然界获取铁和铜
铁、铜的冶炼1．铁、铜的存在铁、铜在自然界中主要以化合态的形式存在。
(1)铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe 3O 4)、赤铁矿(主要成分为Fe 2O 3)等。
(2)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。
2．铁、铜的早期获取人们最早利用的单质铁和单质铜均直接来自于自然界。
所不同的是铁单质只存在于从天而降的陨铁中，所以古代人称铁为“天石”，而铜则来自于地球上自然存在的少量单质铜。
3．铁的冶炼 (1)设备：炼铁高炉。
(2)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
(3)主要反应①还原剂的生成。
a.生成CO 2：C ＋O 2高温,CO 2， b 生成CO ：CO 2＋C 高温,2CO 。
②铁的生成：Fe 2O 3＋3CO 高温,2Fe ＋3CO 2。
③炉渣的形成：a.CaCO 3高温,CaO ＋CO 2， b ．CaO ＋SiO 2高温,CaSiO 3。
[特别提醒]使用炼铁高炉得到的是含碳2%～4.5%的生铁，生铁经过进一步冶炼，包括降碳，调硅锰，除硫、磷，得到含碳量0.03%～2%的钢。
4．炼铜(1)工业炼铜：工业上采用高温冶炼黄铜矿(主要成分为CuFeS 2)的方法得到铜。
黄铜矿――→还原剂高温冰铜―→粗铜(含Ag 、Au 、Fe 、Zn 等杂质)――→电解精炼精铜 (2)生物炼铜(矿堆浸铜法)①原理：CuS ――→细菌O2CuSO 4――→FeCu 。
②特点：成本低、污染小、反应条件简单等。
1．高炉炼铁的生产中，下列说法正确的是( ) A ．焦炭和一氧化碳都是还原剂 B ．采用富氧空气可以得到纯铁C．加石灰石的目的主要是为了得到CO2D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿2．回答下列关于高炉炼铁的问题：(1)炼铁的原料有______________________________________________________。
铜的综述——精选推荐
铜的综述第七章铜⾦属铜(copper，Cu)，原⼦序数29，价电⼦层结构为3d104s1，原⼦量63.54，相对体积质量8.92，熔点1083℃，原⼦半径127.8pm。
纯铜呈浅玫瑰⾊或淡红⾊。
氧化态有+1、+2。
铜的热导率和电导率都很⾼，化学稳定性强，抗张强度⼤，易熔接，具有抗蚀性、可塑性、延展性。
能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等⾦属形成合⾦，形成的合⾦主要有三类：黄铜是铜锌合⾦，青铜是铜锡合⾦，⽩铜是铜钴镍合⾦。
铜加热产⽣⿊⾊的氧化铜，长时间存放在潮湿的环境中，铜的表⾯会产⽣⼀层铜绿。
铜易溶于硝酸、热浓硫酸，可缓慢溶于稀盐酸和硫酸，也能与浓盐酸在加热情况下反应。
铜是与⼈类关系⾮常密切的有⾊⾦属，被⼴泛地应⽤于电⽓、轻⼯、机械制造、建筑⼯业、国防⼯业等领域，各企业铜消费的⽐例为：电⼦(包括通讯)48％、建筑24％、⼀般⼯程12％、交通7％、其他9％。
第⼀节铜在环境中的分布⼀、空⽓中的铜美国空⽓中的铜浓度为10～570ng／m3，南极空⽓中平均铜浓度是0.036ng ／m3。
⼆、⽔中的铜地球上的⽔体是铜存在和迁移的场所之⼀。
铜随着岩⽯风化、⽔⼟流失、降⾬和⽣物迁移进⼊江河湖海。
天然淡⽔中浓度中铜的含量很低，平均仅为3µg ／L。
在⼤⽓降⽔中的铜主要以⽔溶性铜(占总量80％)降落到陆地表⾯。
北美(北纬40°～50°)的⼤陆降⽔铜浓度为21.0pg／L，俄罗斯平原(北纬50°～70°)的⼤陆降⽔铜浓度为4.0pg／L，⼤西洋(北纬35°～40°)的海洋降⽔(⾬⽔)铜浓度为2.6pg／L，南极沿岸地带的海洋降⽔(雪)铜浓度为0.9pg／L。
铜在海⽔中的浓度为30pg／L。
江河湖⽔中的铜含量⼀般不⾼，⼤约3µg／L。
但天然⽔源多受铜的污染，使⽔源铜含量增加。
例如⽢肃省监测的13个⽔库中，铜超标率33.3％。
黄河⽔在有些城市河段铜超标，长江⽔中的铜在靠近⼀些城市的江段也有超标，例如安徽的芜湖段超标31.11％。
从自然界获取铁和铜
高温
2Al＋Fe2O3
黄铜矿（CuFeS2） 孔雀石（CuCO3•Cu(OH)2） Δ H2 + CuO ══ Cu + H2O Δ CO + CuO ══ Cu + CO2 Δ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2↑ Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4 高温冶炼黄铜矿 高温冶炼得到含铜99.5~99.7%
三、铜的冶炼
1、湿法炼铜： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 氧化剂: CuSO） 高温冶炼
氧化还原反应 还原剂: Fe
粗铜 电解 精炼 精铜
3 、生物炼铜（课本P73 资料卡）
（吃岩石的细菌） （Fe） 硫化铜（CuS） CuSO4 Cu
小结
铁（ Fe） 铜（ Cu）
A.焦炭 C.二氧化碳 B.氢气 D.一氧化碳
5.已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在 着某种必然的联系，你认为下列事件发生在铁器 时代之前的是（ B ）
①金属铝的冶炼 ②青铜器时代 ③金银的使用
④戴维发现金属钠 ⑤15世纪中国使用锌铸币
A．②③⑤
C．①②③
B．②③
D．①④⑤
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 % ）
含量 存在 形式 主要 矿石
化合态转化 为游离态
铜的组成元素
铜的组成元素
铜是一种常见的金属元素，其化学符号为Cu，原子序数为29。
铜是一种优良的导电和导热材料，具有良好的延展性和可塑性，因此在工业和日常生活中广泛应用。
铜的组成元素是由铜原子组成的。
在自然界中，铜主要以氧化物和硫化物的形式存在。
铜矿石中含有大量的铜，经过矿石的提炼和冶炼过程，可以得到纯净的铜金属。
铜的组成元素中，最重要的是铜原子。
铜原子的核心由29个质子和中子组成，围绕核心的电子云中有29个电子。
这些电子以不同的能级和轨道分布，形成了稳定的原子结构。
除了铜原子，铜合金也是铜的重要组成部分。
铜合金是将铜与其他金属元素混合而成的材料。
常见的铜合金有青铜、黄铜和白铜等。
青铜是铜和锡的合金，具有较高的硬度和耐腐蚀性，常用于制作器具和艺术品。
黄铜是铜和锌的合金，具有良好的可塑性和导电性，广泛应用于制造电器和五金配件。
白铜是铜、锌和镍的合金，具有较高的强度和耐蚀性，常用于制作钟表零件和装饰品。
铜的组成元素不仅仅是物质的组成，也反映了铜在人类社会中的重要地位。
铜作为一种重要的工业原材料，广泛应用于电子、建筑、交通等领域。
铜的导电和导热性能使其成为电线、电缆和散热器的理想材料。
铜合金的优良性能使其成为制造工具、机械零件和装饰
品的首选材料。
铜的组成元素主要是由铜原子和铜合金组成。
铜的优良性能和广泛应用使其成为人类社会不可或缺的重要物质。
通过深入了解铜的组成元素，我们可以更好地认识和利用这一宝贵的资源。
铜的化学式
铜的化学式铜是一种金属元素，其化学符号为Cu。
它的原子序数为29，它在元素周期表中的位置为第四周期第一族元素。
铜是一种有着良好导电性和导热性的金属，且具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
它在自然界中主要以硫化铜和氧化铜的形式存在。
铜也是一种重要的天然资源，被广泛应用于工业、建筑、电子、通讯、医学等领域。
铜的化学式为Cu，它是一个简单的单元素化合物，其分子式和化学式相同。
纯铜通常是一种红色金属，具有良好的导电性和导热性，因此它被广泛用于制造电线、输电线、电池等电子器件。
铜有多种化合物，包括氢氧化铜、硫酸铜、氯化铜、氧化铜等。
这些化合物在工业生产、科学研究、药物制造等领域都有着广泛的应用。
氢氧化铜的化学式为Cu(OH)2，它是由铜离子和氢氧根离子结合而成的。
氢氧化铜是一种弱碱性物质，可以用于中和酸性废水，净化水源。
在某些条件下，氢氧化铜会分解产生氧气和水。
硫酸铜的化学式为CuSO4，它是由铜离子和硫酸根离子结合而成的。
硫酸铜是一种重要的化学试剂，广泛用于冶金、电镀、制药等领域。
在医学中，硫酸铜可以用于治疗疟疾和真菌感染等疾病。
氯化铜的化学式为CuCl2，它是由铜离子和氯离子结合而成的。
氯化铜是一种重要的催化剂，在有机合成、生物化学、材料科学等领域有着广泛应用。
氧化铜的化学式为CuO，它是铜与氧反应产生的化合物。
氧化铜是一种黑色晶体，可以通过高温还原反应得到制备纯铜。
氧化铜也可以作为催化剂、电极材料、陶瓷材料等用途。
总的来说，铜是一种重要的金属元素，具有良好的物理化学性质和广泛的应用领域。
它的化学式为Cu，是一种简单的单元素化合物。
氢氧化铜、硫酸铜、氯化铜、氧化铜等铜化合物在生产和应用中发挥了重要作用。
铜的化学性质及分析方法综述
铜的化学性质及分析方法综述一、铜的基本性质：
二、铜的冶炼
表3：黄铜矿的冰铜熔炼法（举例）
表4：铜火法冶炼过程中几种形式铜的含量
三、铜的测定方法
四、碘量法
4.1碘量法的分类
4.2 碘量法测铜的一般分析流程：
一般分析流程：试样分解→分离富集→铜的测定。
表7：碘量法测铜的一般分析流程
基本原理：在弱酸性溶液中，Cu2+能被KI还原成CuI沉淀，同时析出与之计量相当的I2，然后以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准滴定溶液滴定释放出来的I2
主要反应：2Cu2++4I-=2CuI+I2; I2+2S2O32-=S4O62-+2I-
实质：氧化还原反应；电极电势正值越大，其氧化能力越强，是氧化剂；电极电势负值越大，
其还原能力越强，是还原剂。
问：电势比E I2/I-高的氧化性物质，可以在一定条件下，用I还原，然后用硫代硫酸钠滴定释放出的碘，但是从电极电位判断，似乎应当是I2氧化Cu+，而事实上却是Cu2+氧化I-，这是为什么？
答：因为生成了溶解度很小的CuI沉淀，使溶液中Cu+的浓度变的很小，因而铜电对的电位显著提高，从而使上述反应得以进行。
4.4碘量法测铜的主要干扰
五、常用碘量法测铜方法的比较
六、例讲（以铜精矿中铜量测定为例）
七、硫代硫酸钠标准溶液的配制和标定要求
八、碘量法连续测定方法的运用
表14：常见几种碘量法连续测定方法。
铜主要成分
铜主要成分铜是一种重要的金属元素，其主要成分是铜原子。
铜是周期表中第29个元素，化学符号为Cu，原子编号为29。
它的原子量为63.546 g/mol。
在自然界中，铜以矿石的形式存在，例如黄铜矿、黄铜矿、辉铜矿等。
这些矿石中铜的含量较高，通常超过0.5%。
为了提取铜，矿石通常需要经过一系列的冶炼和提炼过程，最终得到高纯度的铜。
铜是一种有色金属，具有良好的导电性和导热性。
它是电子工业和电力工业中非常重要的材料之一。
铜电线和电缆广泛应用于电力输配、通信和电子设备等领域。
此外，铜也是一种良好的导热材料，被广泛用于制造散热器、发动机冷却装置和空调设备等。
除了导电和导热性能，铜还具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
它可以轻松地被加工成各种形状，例如薄片、管材和线材等。
这使得铜在建筑、机械制造和汽车等领域得到广泛应用。
此外，铜也可以以合金的形式与其他金属元素组成，形成具有特定性能和用途的材料，如黄铜、青铜和铜铝合金等。
就生物学角度来看，铜也是一种对人类和动物非常重要的微量元素。
铜在人体中参与多种生物化学过程，如铜依赖性酶的活性调节、免疫功能的维持、铁代谢和神经传导等。
人们需要通过食物来获得足够的铜元素。
主要的食物来源包括动物肝脏、海鲜、豆类、坚果和蔬菜等。
然而，铜也是一种对环境有一定影响的元素。
尽管铜是自然界中普遍存在的元素之一，但工业生产和农业化肥等活动导致了铜在环境中的过量释放。
高浓度的铜对土壤和水体中的生物产生毒性影响，影响了生态系统的平衡。
因此，环境保护和合理利用铜资源成为重要的任务。
总之，铜是一种重要的金属元素，其主要成分是铜原子。
它具有良好的导电性、导热性、可塑性和耐腐蚀性。
铜在电子工业、建筑、机械制造和汽车等领域有广泛应用。
同时，铜也是人体和动物所需要的微量元素之一，对多种生物过程非常重要。
但是，铜的过量释放也对环境产生毒性影响，因此环境保护成为重要的任务。
铜矿石
氧化矿
赤铜矿
蓝铜矿
孔雀石
蓝铜矿蓝铜矿的化学式为Cu(OH)2(CO3)2，成分相当稳定。属单斜晶系。晶体常呈短柱状、柱状或厚板状， 集合体为致密块状、晶簇状、放射状、土状或皮壳状、薄膜状等。深蓝色，土状块体呈浅蓝色；浅蓝色条痕；晶 体呈玻璃光泽，土状块体呈土状光泽；透明至半透明。解理完全或中等；贝壳状断口；硬度3.5~4，比重3.7~3.9， 性脆 。
硫化矿
斑铜矿
黄铜矿
辉铜矿
黄铜矿黄铜矿的成分 CuFeS2，含Cu34.56%。最常见的为四方晶系变体。晶体呈四方双锥或四方四面体，但 很少见；经常呈粒状或致密块状集合体。黄铜色，表面常因氧化而呈金黄或红紫等锖色；条痕绿黑色。硬度3~4； 比重4.1~4.3。主要产于铜镍硫化物矿床、斑岩铜矿、接触交代铜矿床以及某些沉积成因(包括火山沉积成因)的 层状铜矿中。在风化作用下，黄铜矿转变为易溶于水的硫酸铜，后者当与含碳酸的溶液作用时便形成孔雀石、蓝 铜矿；与原生的硫化铜矿物作用，可形成次生斑铜矿、辉铜矿和铜蓝，形成铜的次生富集。黄铜矿是炼铜的主要 矿物原料之一 。
铜矿石
矿物种类
01 产品介绍
03 硫化矿
目录
02 自然铜 04 氧化矿
铜矿石是铜元素主要以化合物形式，少数以单质形式存在的矿物形态。自然界中的含铜矿石有200多种，常 见的铜矿可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。铜矿石的脉石主要是石英，其次为方解石、长石、云母、绿 泥石、重晶石等。
产品介绍
铜在地壳中主要以化合物形态存在，自然界中的含铜矿物有200多种，常见的铜矿物可分为自然铜、硫化矿 和氧化矿三种类型。自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。硫化矿分布最广，是主要的炼铜原料。铜 的硫化矿中分布依次为黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿。
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1. Cu在自然界中的存在形式
铜（Cu）是一种常见的化学元素，存在于自然界中的多种形式。
以下是Cu在自然界中的几种主要存在形式：
1.1. 金属铜
金属铜是最常见的Cu存在形式，它以固体的形式存在。
金属铜具有良好的导电性和导热性，因此在电力传输、电子设备、建筑和制造业中广泛使用。
金属铜可以通过矿石的提取和冶炼过程获得。
1.2. 矿石
Cu也以矿石的形式存在于自然界中。
矿石是指含有铜和其他金属的矿物，如黄铜矿（chalcopyrite）、辉铜矿（chalcocite）和赤铁矿（cuprite）。
这些矿石通常需要经过采矿和冶炼过程，才能提取出纯铜。
1.3. 铜盐
Cu还以盐的形式存在于自然界中。
盐是由阳离子和阴离子组成的化合物。
铜盐可以是无机盐，如硫酸铜（CuSO4）、氯化铜（CuCl2）和硝酸铜
（Cu(NO3)2），也可以是有机盐，如乙酸铜（Cu(CH3COO)2）。
铜盐在农业、化学实验和医药等领域有广泛的应用。
1.4. 铜矿物
Cu以矿物的形式存在于自然界中。
矿物是指具有一定化学组成和晶体结构的固体物质。
一些常见的铜矿物包括黄铜矿、辉铜矿、赤铁矿、绿帘石
（malachite）和硫铜矿（covellite）。
这些矿物常常以可见的形式出现在地壳中的矿床中。
1.5. 生物体中的铜
铜还存在于生物体中，包括植物和动物。
植物通过根系吸收土壤中的铜离子并
运输到各个组织中，起到一些重要的生理作用。
动物体内的铜主要存在于肝脏、肌肉和血液中，它是一些酶的必需成分，参与多种生化反应。
1.6. 化合物中的铜
Cu也以化合物的形式存在于自然界中。
化合物是由两种或多种元素以确定的比例组成的化学物质。
例如，铜氧化物（CuO）和硫化铜（CuS）是常见的Cu
化合物。
总结起来，Cu在自然界中以金属铜、矿石、铜盐、铜矿物、生物体中的铜和化合物的形式存在。
这些不同的存在形式赋予了铜广泛的应用价值和重要性。