从自然界中获取铁和铜

1、铁和铜铁和铜 铁、铜在日常生活中的应用：铁、铜在日常生活中的应用： 游离态形式的铁和铜游离态形式的铁和铜 铜在地壳中含量约为铜在地壳中含量约为0.01%， 少量少量以单质铜形式存在以单质铜形式存在 天然铜天然铜 铁是自然界里分布最广的金属铁是自然界里分布最广的金属 元素之一，在地壳中的质量约元素之一，在地壳中的质量约 占占5左右，仅次于铝，左右，仅次于铝，游离态游离态 的铁只能从陨石中得到。的铁只能从陨石中得到。 陨铁陨铁 一、铁和铜在自然界存在形式。一、铁和铜在自然界存在形式。 常见的铁矿石 赤铁矿(Fe2O3) 褐铁矿(Fe2O3nH2O )黄铁矿(FeS2 ) 菱铁矿菱铁矿 FeCO3

2、磁铁矿磁铁矿(Fe304) 常见的铜矿石 黄铜矿(CuFeS2 ) 蓝铜矿(Cu2(CO3)2(OH)2 ) 毛赤铜矿(Cu2O ) 斑铜矿 Cu5FeS4 辉铜矿 CuS 孔雀石（孔雀石（CuCO3Cu(OH)2） 把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的 金属的冶炼。金属的冶炼。 表表3-3 铁、铜从化合态转化为游离态铁、铜从化合态转化为游离态 Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 H2 + CuO Cu + H2O C + 2 CuO 2Cu + CO2 CO + CuO Cu + CO2 Zn + FeSO4 Fe + ZnSO4 2Al

3、+ Fe2O3 2Fe + Al2O3 高温 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO2 3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O C+O2=CO2 CO2+C=2CO 3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 二、现代工业炼铁二、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 = CO2 (燃烧提供大量的热) 点燃 C+CO2 = 2CO（产生炼铁的还原剂CO ） 高温 Fe2O3+2CO = 2Fe+2CO2 高温 二、现代工业炼铁二、现代工业炼铁 4、造渣： 6、产品： 生铁（含碳2% 4.5%） 5、废气成分：N2、CO、CO2等

4、 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 % ） 石灰石作熔剂除掉SiO2 CaCO3 高温 CaOCO2 SiO2CaO 高温 CaSiO3（炉渣的主要成分） 将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛的钢（含碳量在将生铁进一步炼制，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和钢的比较 生铁硬而脆可铸不可煅生铁硬而脆可铸不可煅 坚硬、韧性大，可塑性好坚硬、韧性大，可塑性好, 可铸可煅可铸可煅 炼钢生铁：炼钢生铁：炼钢原料炼钢原料 ； 铸造生铁铸造生铁：制造各种铸件，：制造各种铸件， 如机床、床座、铁管等；如机床、床座、铁管等； 球墨

5、铸铁：球墨铸铁：制造齿轮、活塞等制造齿轮、活塞等 高级铸件；高级铸件； 钢有不同型号，应用钢有不同型号，应用 不同如钢丝网、铆钉、不同如钢丝网、铆钉、 锅炉等锅炉等 三、铜的冶炼三、铜的冶炼 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu氧化还原反应 氧化剂: 2、火法炼铜: CuSO4Fe 1、湿法炼铜：（ “曾青得铁，则化为铜。”- 淮南万毕术 ） 3 、生物炼铜 还原剂: 原料: 黄铜矿（CuFeS2） 电解 精炼 精铜粗铜 高温冶炼 硫化铜（CuS） （Fe） CuCuSO4 （吃岩石的细菌） 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 矿石的富 集 合适的

6、冶炼 方法 如何精炼 金属的冶炼金属的冶炼 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法 不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则 1 1、热分解法、热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。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。的氧化物受热就能分解。 2HgO = 2Hg + O2 2A

7、g2O = 4Ag + O2 二、金属的冶炼方法二、金属的冶炼方法 2 2热还原法热还原法 多数金属的冶炼过程属于热还原法。多数金属的冶炼过程属于热还原法。常常 用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和 活泼金属等。活泼金属等。 高温高温 高温高温 高温高温 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 WO3+ 3 H2 = W+3H2O Cr2O3+2 Al = 2Cr+Al2O3 3 3电解法电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种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金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电 子

8、，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化子，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，而只能用合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐通电分解其熔融盐 或氧化物或氧化物的方法来冶炼。的方法来冶炼。 2Al2O3=4Al+3O2 2NaCl=2Na+Cl2 电解电解 电解电解 4、湿法冶金：、湿法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 5、生物冶金：、生物冶金：含硫的铜矿含硫的铜矿硫酸铜硫酸铜炼铜炼铜 拓展知识面：拓展知识面： 为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈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钢。不锈钢通常是指含铬量在1230%的合

9、金钢。的合金钢。 不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧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、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。碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。 总结总结 Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 H2 + CuO Cu + H2O C + 2 CuO 2Cu + CO2 CO + CuO Cu + CO2 Zn + FeSO4 Fe + ZnSO4 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 高温 3CO + Fe2O3 2Fe +3CO2 3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O 多多少少 游离态（陨铁）游离态（陨铁） 主要化合态主要化合态 游离态（少量）游离态（少量） 主要化合态主要化合态 高炉炼铁高炉炼铁 （1）湿法炼铜）湿法炼铜 (2)火烧孔雀石火烧孔雀石 （3）高温冶炼黄铜矿）高温冶炼黄铜矿 （4）电解精炼）电解精炼 磁铁矿（磁铁矿（Fe304）