从自然界获取铁和铜

1、思考：在自然界里，铁思考：在自然界里，铁、铜是以什么形式存在的？铜是以什么形式存在的？解析：铁是一种活泼的金属，因此，自然界解析：铁是一种活泼的金属，因此，自然界 里的铁是以化合态的形式存在的。除里的铁是以化合态的形式存在的。除 了天外坠至地球的陨铁外，自然界里了天外坠至地球的陨铁外，自然界里 不存在游离态的铁。而铜的化学性质不存在游离态的铁。而铜的化学性质 比铁稳定，在自然界中主要以化合态比铁稳定，在自然界中主要以化合态 存在，也有少量单质铜存在，也有少量单质铜铁矿石的成分和种类铁矿石的成分和种类铁矿石铁矿石脉石脉石和硫磷杂质和硫磷杂质铁化合物铁化合物fe3o4(磁铁矿石磁铁矿石)fe2o3

2、(赤铁矿石赤铁矿石)2fe2o33h2o(褐铁矿石褐铁矿石)feco3(菱铁矿石菱铁矿石)铜矿石的成分和种类铜矿石的成分和种类黄铜矿（黄铜矿（cufes2）孔雀石（孔雀石（cuco3cu(oh)2）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铁的化学方程式 生成铜的化学方程式生成铜的化学方程式一一 炼铁：炼铁：铁矿石（化合态）铁矿石（化合态）铁单质（游离态）铁单质（游离态）（2 2）基本反应原理：）基本反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是（主要是co)从铁矿石中还原出铁。从铁矿石中还原出铁。（3

3、）设备：）设备：高炉高炉（1）原料：）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气铁矿石，焦炭，石灰石，空气 （4）炼铁的主要反应过程：炼铁的主要反应过程：3co+ fe3co+ fe2 2o o3 3 2fe+3co2fe+3co2 2高温高温炼铁的主要反应过程炼铁的主要反应过程产生还原剂：产生还原剂： c+o2co2 co2+c2co （空气，焦炭）（空气，焦炭） 还原铁矿石：还原铁矿石： fe2o3+3co 2fe+3co2 （铁矿石）（铁矿石） 造渣（除脉石）：造渣（除脉石）： caco3 co2+cao cao+sio2 casio3 （熔剂：石灰石）（熔剂：石灰石）高温高温高温高温（5）炼铁产

4、品：）炼铁产品： 生铁生铁(6)炼铁和环保节能炼铁和环保节能高炉煤气：高炉煤气： co、co2、n2铁铁 的的 合合 金金生生 铁铁钢钢含含 碳碳 的的 质质量量 分分 数数杂杂 质质机机 械械 加加 工工机机 械械 性性 能能生铁和钢的比较生铁和钢的比较2%4.3%0.03%2%硅锰硅锰(较多较多)硫磷硫磷(较多较多)硅锰硅锰(适量适量)硫磷硫磷(较少较少)可铸不可锻可铸不可锻可铸可铸,可锻可锻,可压延可压延硬而脆硬而脆硬而韧硬而韧,有弹性有弹性工业炼铜简介工业炼铜简介铜矿石中铜的含量在铜矿石中铜的含量在1%左右左右（0.5%3%）的便有开采价值，因）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石

5、中一部分脉为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高石等杂质除去，而得到含铜量较高（8%35%）的精矿砂。）的精矿砂。从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入木炭或无烟煤）混合，投入“密闭密闭”鼓风炉中，在鼓风炉中，在1 000 左右进行熔炼。左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为于是矿石中一部分硫成为so2（用于（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为成为as2o3、sb2o3等

6、挥发性物质而等挥发性物质而被除去：被除去：2cufes2o2cu2s2fes+so2一部分铁的硫化物转变为氧化物：一部分铁的硫化物转变为氧化物：2fes+3o22feo+2so2cu2跟剩余的跟剩余的fes等便熔融在一起而形成等便熔融在一起而形成“冰铜冰铜”（主要由（主要由cu2s和和fes互相溶解形成互相溶解形成的，它的含铜率在的，它的含铜率在20%50%之间，含硫之间，含硫率在率在2327%之间），之间），feo跟跟sio2形成熔形成熔渣：渣：feo+sio2fesio3熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。除去一部分杂质。 然后把冰铜

7、移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后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（鼓入空气进行吹炼（1 100 1 300 ）。由于）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较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，因此冰铜中的大的亲和力，因此冰铜中的fes先转变为先转变为feo，跟，跟熔剂结合成渣，而后熔剂结合成渣，而后cu2s才转变为才转变为cu2o，cu2o跟跟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%）。）。 2cu2s3o22cu2o+2so2 2cu2o+cu2s6cu+so2 再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通再把粗铜

8、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，跟熔剂形成炉渣入空气，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。得到的精铜约含铜亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7%。 1、电解精炼铜、电解精炼铜 99.95%99.98%2、生物炼铜、生物炼铜请同学们阅读课本请同学们阅读课本p71的相关内容，用的相关内容，用笔画出重点的字词。笔画出重点的字词。我国西汉时的炼丹家刘安所著淮南万毕术中记载“曾青

9、得铁，则化为铜曾青得铁，则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时，就有铜生成。实质就是我们现在所说的：铁和可溶性铜盐发生的置换反应铁和可溶性铜盐发生的置换反应。这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模，每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早，是湿湿法冶金法冶金的先驱。金属存在形式冶炼方法namgalfecu很活泼金属较活泼和不活泼金属一一.铁和铜的获取和应用铁和铜的获取和应用方法比较练习：练习：1 1、高炉煤气的主要成分是什么？如何处理高炉煤气？、高炉煤气的主要成分是什么？如何处理高炉煤气？ 2 2、炼铁中为什么要用石灰石？、炼铁中为什么要用石灰石？ 3 3、高炉煤气

10、能够废物利用变为燃料，炉渣能否、高炉煤气能够废物利用变为燃料，炉渣能否 也可废物利用？也可废物利用？ 4 4、炼铁中得到的铁是纯铁吗？、炼铁中得到的铁是纯铁吗？5.自然界中存在的元素大多以化合态存在自然界中存在的元素大多以化合态存在,而我们在生而我们在生产和生活中需要许多单质产和生活中需要许多单质,如金属铁、氯气等如金属铁、氯气等,把某元把某元素由化合态变为游离态素由化合态变为游离态,则它则它 ( )a.被氧化被氧化b.被还原被还原c.有可能被氧化有可能被氧化,也可能被还原也可能被还原d.由高价变为低价由高价变为低价cc+o2=co2co2+c=2co3co+fe2o3=2fe+3co2磁铁矿

11、赤铁矿赤铁矿陨铁天然铜蓝铜矿黄铜矿孔雀石执教者:琚洪芳专题专题3第二单元第二单元( (第二课时第二课时) )你知道吗你知道吗?铜钱铜钱司母戊鼎司母戊鼎你知道吗你知道吗?铜镜铜镜铜陵墓铜陵墓:铜马车铜马车你知道吗你知道吗?铁弯锄铁弯锄铁镢头铁镢头铁灯铁灯铁熨斗铁熨斗你知道吗你知道吗?你知道吗你知道吗?犁犁拖拉机拖拉机江阴长江大桥江阴长江大桥你知道吗你知道吗?江阴钢绳厂江阴钢绳厂你知道吗你知道吗?银白色的银白色的纯纯铁铁紫红色固体紫红色固体一、单质的物理性质一、单质的物理性质铁铁：银白色固体、能被：银白色固体、能被磁铁磁铁吸引吸引铜铜：紫红色固体：紫红色固体铁、铜铁、铜都是都是热和电热和电的良导体

12、的良导体 都有都有延展性延展性.铁和铜的密度较大，熔沸点较高铁和铜的密度较大，熔沸点较高交流与讨论交流与讨论1.铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧2.铁在氯气中燃烧铁在氯气中燃烧3.铁与盐酸反应铁与盐酸反应4.铁与硫酸铜溶液反应铁与硫酸铜溶液反应5.铜在氯气中燃烧铜在氯气中燃烧6.铜与硝酸银溶液反应铜与硝酸银溶液反应二、单质的化学性质二、单质的化学性质 铁铁 铜铜与非金属与非金属反应反应与盐酸反与盐酸反应应 与盐溶液与盐溶液反应反应fe+cu2+=fe2+cucu+2ag+=cu2+2agfe+2h+=fe2+h23fe+2o2 = fe3o4 点燃点燃 cu+cl2=cucl2 点燃点燃 2cu+

13、o2 = 2cuo2fe+3cl2 = 2fecl3 点燃点燃 不反应不反应fe+2hclfecl2+h2fe+cuso4feso4+cucu+2agno32ag+cu(no3)2特别提醒特别提醒铜在反应中一般转化为铜在反应中一般转化为+2价铜的化合物。价铜的化合物。铁跟铁跟氧化性较弱氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁亚铁化合物。化合物。铁跟铁跟氧化性较强氧化性较强的氧化剂（如氯气、硝酸等）反应转化为的氧化剂（如氯气、硝酸等）反应转化为+3价价铁的化合物。铁的化合物。小结：小结：0fe2fe3fe强氧化剂：cl2、br2、h2o2

14、、hno3、浓h2so4等较弱氧化剂：s、h+、cu2+、fe3+、i2o2 、h2o（g）43ofe+2、+3fe2+fe3+与与的鉴别的鉴别三、三、观察溶液颜色观察溶液颜色与与kscn反应反应与与naoh反应反应浅绿色浅绿色棕黄色棕黄色无明显现象无明显现象溶液变为血红色溶液变为血红色白色沉淀迅速变灰白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色绿色最后呈红褐色立即产生红立即产生红褐色沉淀褐色沉淀fe3+fe2+鉴别方法鉴别方法活动与探活动与探究究转化类型转化类型实验方案实验方案 现象现象fe2+fe3+2fe2+cl2=2fe3+2cl-2e-结论结论kscnfe2+cl2水水(二)一、无明显变化一、无

15、明显变化二、加入二、加入kscn溶液后溶液呈溶液后溶液呈血红色血红色fe2+ fe3+cl2kscnfe2+(一)活动与探活动与探究究转化类型转化类型 实验方案实验方案 现象现象fe3+fe2+2fe3+fe=3fe2+2e-fe3+ fe2+fe结论结论(一)fe3+kscnkscn(二)fefe3+（一）溶液变（一）溶液变成成血红色血红色（二）加（二）加铁粉铁粉后后溶液由溶液由黄色黄色变成变成浅绿色浅绿色加加kscn溶液后无明显变溶液后无明显变化化fe2+fe3+与与的相互转化的相互转化四、四、fe2+小结：小结：fe3+氧化性较强的氧化剂如氧化性较强的氧化剂如cl2、硝酸等、硝酸等还原剂

16、如还原剂如fe、cu等等fe2+fe3+化合价化合价 ， 升高升高 需加入需加入氧化剂氧化剂。还原剂还原剂。降低降低fe3+fe2+化合价化合价 ， 需加入需加入fe氧化性较弱的氧化剂如氧化性较弱的氧化剂如 h 、cu等等+2+氧化性较强的氧化剂如氧化性较强的氧化剂如cl2、硝酸等、硝酸等zn 、al、 mg等等等zn、al、mg五、铁及铜的化合物的应用五、铁及铜的化合物的应用1、铁的化合物、铁的化合物fe2o3作颜料作颜料氯化铁、硫酸亚铁可作净水剂氯化铁、硫酸亚铁可作净水剂作磁性材料作磁性材料维持生命的微量元素维持生命的微量元素2、铜的化合物：、铜的化合物：铜盐可杀菌，铜盐可杀菌，cuso4

17、溶液杀灭寄生虫，溶液杀灭寄生虫，治疗皮肤病。治疗皮肤病。 试一试试一试1.实验室配制的实验室配制的feso4溶液溶液久置久置是否会变质是否会变质?为什么为什么? 如何鉴定它已经变质如何鉴定它已经变质?2.如何防止如何防止feso4溶液变质溶液变质? 2fe3+fe=3fe2+2e-练一练练一练1、能与、能与fe3+反应且能证明反应且能证明fe3+具有氧化性的物质是具有氧化性的物质是: kscnfefecl2naoh( ) a. b. c. d. 2、某溶液中加入、某溶液中加入kscn溶液无明显现象，再滴加氯水溶液无明显现象，再滴加氯水,溶液立即变为红色，说明原溶液中一定含有（溶液立即变为红色，

18、说明原溶液中一定含有（ ） a.fe3+ b. fe2 c. cu2+ d. zn2+bd4、要证明某溶液中不含 练一练练一练: :fe3+fe2+而可能含有，进行如下实验操作时最佳顺序为加入足量氯水 加入足量kmno4 加入少量kscn溶液（）a. b. c. d. c3、向某溶液中加入含fe2+的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制氯水后，混合液变成血红色，则下列结论中错误的是（）a.该溶液中一定含有scn-fe3+b.氧化性： cl2fe2+scn-与不能形成红色物质c.d. fe2+fe3+被氯水氧化为bfe与稀硫酸反应生成与稀硫酸反应生成硫酸亚铁硫酸亚铁还是还是硫酸铁硫酸铁?如何通过

19、实验来探究如何通过实验来探究?课后实践活动课后实践活动铜与硝酸银溶液反应铜与硝酸银溶液反应信息提示信息提示fe3+ + 3scn - = fe(scn)3可溶可溶血红色血红色注意注意: fe3+ 遇遇scn - 显显血红色血红色 fe2+ 遇遇scn 不不变色变色用途用途:用用kscn溶液检验溶液中是否含有溶液检验溶液中是否含有fe3+ 钢铁的腐蚀：钢铁的腐蚀：钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀是指钢铁与是指钢铁与周围的物质周围的物质接触，发生接触，发生化学反应而化学反应而被被侵蚀损耗侵蚀损耗的过程。的过程。第二单元第二单元 铁、铜的获取及应用铁、铜的获取及应用3 钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀高一化学备课组jhf1

20、、钢铁腐蚀的危害情况？、钢铁腐蚀的危害情况？2、钢铁易腐蚀，为什么比铁更活泼的金属、钢铁易腐蚀，为什么比铁更活泼的金属al、 zn等不易腐蚀？等不易腐蚀？3、通过观察，你发现哪些场所的钢铁易被腐、通过观察，你发现哪些场所的钢铁易被腐 蚀？蚀？4、你认为钢铁的腐蚀需要什么条件？、你认为钢铁的腐蚀需要什么条件？5、请设计实验验证你的预测（参考、请设计实验验证你的预测（参考p75活动活动 与探究，填写下表）。与探究，填写下表）。 一、钢铁腐蚀的危害（分组预习课本、一、钢铁腐蚀的危害（分组预习课本、查阅资料、实地考察完成下列问题）查阅资料、实地考察完成下列问题） 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的

21、，据金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据7070年代美国的一份统计报告称，全世界每年由于腐蚀年代美国的一份统计报告称，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的约相当于金属年产量的1/31/3，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约，全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾达亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的倍害造成损失总和的倍. . 目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约50005000亿元人民币，亿元人民币，约占我国国民生产总值的约占我国国民生产总值

22、的6%6%左右左右。当前，。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。一旦有新的突破，产生的经及防护方法的研究工作。一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。济效益和社会影响，必将是巨大的。1、钢铁腐蚀的危害情况？、钢铁腐蚀的危害情况？ 纯净的铁抗腐蚀能力强，不易被腐蚀，纯净的铁抗腐蚀能力强，不易被腐蚀，但其硬度不够，因此使用得多的还是碳素钢。但其硬度不够，因此使用得多的还是碳素钢。通常使用的锌、铝制品纯度高，表面被氧化通常使用的锌、铝制品纯度高，表面被氧化时形成致密的氧化膜，阻止氧气、水的渗入时形成致

23、密的氧化膜，阻止氧气、水的渗入使腐蚀停止，即致密的氧化膜是保护的关键。使腐蚀停止，即致密的氧化膜是保护的关键。 2、钢铁易腐蚀，为什么比铁更活、钢铁易腐蚀，为什么比铁更活泼的金属泼的金属al、 zn等不易腐蚀？等不易腐蚀？钢铁在潮湿的空气中易被腐蚀。钢铁在潮湿的空气中易被腐蚀。3、通过观察，你发现哪些场所、通过观察，你发现哪些场所的钢铁易被腐蚀？的钢铁易被腐蚀？4、你认为钢铁的腐蚀需要什、你认为钢铁的腐蚀需要什么条件？么条件？空气、水空气、水二、钢铁腐蚀的原因二、钢铁腐蚀的原因实验设计实验设计实验现象实验现象结论结论1、将铁钉放入试管中、将铁钉放入试管中2、将铁钉放入试管中，加水、将铁钉放入试

24、管中，加水至半枚铁钉浸没在水中至半枚铁钉浸没在水中3、将铁钉放入试管中，加水、将铁钉放入试管中，加水至铁钉全部被淹没至铁钉全部被淹没4、将实验、将实验2中水改为饱和食盐中水改为饱和食盐水水（p75活动与探究）活动与探究）铁钉没有生锈铁钉没有生锈铁钉没有生锈铁钉没有生锈铁钉生锈了铁钉生锈了铁钉锈的更厉害铁钉锈的更厉害1、铁钉生、铁钉生锈是铁钉与锈是铁钉与空气与水蒸空气与水蒸气作用的结气作用的结果。果。2、电解质、电解质能促进铁钉能促进铁钉的生锈的生锈2、原理分析：、原理分析：二、钢铁腐蚀的原因二、钢铁腐蚀的原因-2e-2e- -被氧化被氧化钢铁腐蚀的本质钢铁腐蚀的本质fefefefe2+2+（2）空气和水在钢铁腐蚀过程中起了什么反应？）空气和水在钢铁腐蚀过程中起了什么反应？2、原理分析：、原理分析：二、钢铁腐蚀的原因二、钢铁腐蚀的原因答：氧气作为氧化剂，化合价降低，答：氧气作为氧化剂，化合价降低，该过程可表示为：该过程可表示为：o2+2h2o +4e 4oh- fe2+2oh-=fe(oh)24fe(oh)2+o2+2h2o=4fe(oh)3fe(oh)3fe2o3xh2o脱水脱水钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐