从自然界获取铁和铜

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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。

奥运福娃铜章铜挂锁铜接头

《司母戊大方鼎》青铜制，高133厘米，重875公斤，制作于商朝，出土于河南安阳。

铁铜在自然界的发现和存在

铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属，你知道自然界中铁和铜是如何发现的吗?你知道吗(一)铁的发现地球上是不存在纯铁的，而天体上却有较纯的铁星，地球上偶尔发现从天上坠下的宇宙来客—铁殒星。(二)铜的发现5000多年前的新石器时代晚期，人们在采取石块做工具时，无意中发现了一种与普通石料不同的美丽石块，当用力摩擦、刻画或敲打时，表面铁迹脱落，奇迹般的出现绚烂夺目的紫红色金属，这就是天然纯铜。1、铁元素、铜元素在自然界中的存在铁是一种活泼的金属，因此，除了天外坠至地球的陨铁(游离态的铁)外，自然界里的铁是以化合态的形式存在的。铜的化学性质比铁稳定，在自然界中主要以化合态存在，也有少量单质铜。主要以化合态形式存在于自然界。陨铁天然铜陨铁陨星的形状各异，最大的陨石是重1770千克的吉林1号陨石，最大的陨铁是纳米比亚的戈巴陨铁，重约60吨；陨铁石之冠是山东莒南县的“大铁牛”，约重4吨。铁矿石的成分和种类铁矿石脉石和硫磷杂质铁化合物Fe3O4(磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石)2Fe2O3·3H2O(褐铁矿石)FeCO3(菱铁矿石)铁和铜的存在FeS2（黄铁矿或叫硫铁矿）赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿(Fe3O4)褐铁矿(Fe2O3·nH2O)黄铁矿(FeS2

)常见的铁矿石铜矿石的成分和种类黄铜矿（CuFeS2）孔雀石（CuCO3●Cu(OH)2）炼铁和炼铜毛赤铜矿(Cu2O

)蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2

)黄铜矿（CuFeS2）孔雀石(Cu2(OH)2CO3)常见的铜矿石古代是怎样冶炼铁和铜的?1.人类最先用薪火加热熔解铁矿石而制铁,后来用木炭代替薪火制铁.2.考古学家和史学家考证我国在公元前2500~2000年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧制铜,后来我国古代人民创造了湿法制铜.

你知道吗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【交流与讨论】KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAg电解法热还原法热分解法不同金属冶炼方法的选择KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）Cu

HgAg冶炼方法的选择简单，实用，节省的原则如何将铁、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。交流与讨论小小化学家

根据所学的化学知识,你能写出哪些从自然界获得铁和铜单质的化学反应方程式?生成铁的化学方程式生成铜的化学方程式

3H2+Fe2O32Fe+3H2OH2+CuOCu+H2OCO+CuOCu+CO2

Fe+CuSO4Cu+FeSO43CO+Fe2O32Fe+3CO2

3C+Fe2O32Fe+3COC+CuOCu+COZn+FeSO4Fe+ZnSO4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。先人的足迹先人的足迹（1）设备是什么？（2）原料是什么？（3）炼铁过程中发生了哪些反应？【交流与讨论】①铁矿石是如何被还原的?

②CO是怎样形成的?③石灰石的作用是什么?高炉1、设备一、工业炼铁①利用氧化-还原反应，在高温下，用还原剂从铁矿石里把铁还原出来铁矿石、焦炭、空气、石灰石3、反应原理2、原料Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温C+O2CO2

CO2+C2COCaCO3CaO+CO2↑CaO+SiO2CaSiO3高温高温高温高温②还原剂的生成

③除脉石、炉渣的形成4.炼铁产品：生铁5.炼铁和环保节能高炉煤气：CO、CO2、N2

生铁

和

钢2%~4.3%0.03%~2%硅锰(较多)硫磷(较多)硅锰(适量)硫磷(较少)可铸不可锻可铸,可锻,可压延硬而脆硬而韧,有弹性铁合金的性质我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“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。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，是湿法冶金的先驱。炼铁和炼铜二、工业炼铜1.湿法冶铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu2.高温冶炼黄铜矿：（99.95%~99.98%）（99.5%~99.7%）黄铜矿粗铜精铜电解3.生物炼铜：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。成人摄取量是10～15mg。缺乏症：缺铁会导致贫血。过量表现：呕吐、心衰、性机能障碍。课外阅读资料食物中铁的来源铁(铁食品)的丰富来源有牛肾、鱼子酱、鸡内脏、可可粉、鱼粉、肝脏、土豆、精白米、黄豆粉、麦糠、麦胚和小麦黄豆混合粉。

良好来源有牛肉、红糖、蛤肉、干果、蛋黄、猪和羊肾脏。

一般来源有芦笋、豆类、鸡、强化面包、鱼、羊肉、扁豆类、花生类、豌豆类、香肠、午餐肉、菠菜和全蛋。

微量来源有干酪、脂肪、油(油食品)、新鲜水果、罐头类水果(水果食品)、冰淇淋、牛奶、许多新鲜蔬菜和罐头蔬菜(蔬菜食品)、酸奶和糖。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。

铜的发现简史

铜的发现简史铜是古代就已经知道的金属之一。一般认为人类知道的第一种金属是金，其次就是铜。铜在自然界储量非常丰富，并且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属，最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜，用石斧把它砍下来，便可以锤打成多种器物。随着生产的发展，只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了，生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见，大多具有鲜艳而引人注目的颜色，例如：金黄色的黄铜矿CuFeS2，鲜绿色的孔雀石CuCO3·Cu(OH)2或者Cu2(OH)2CO3，深蓝色的石青2CuCO3·Cu(OH)2等，把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO，再用碳还原，就得到金属铜。纯铜制成的器物太软，易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去，可以制成铜锡合金──青铜。铜，COPPER，源自Cuprum，是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名，早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金，可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜；加进锡即成青铜。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（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为As2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去：2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS+SO2↑课外阅读资料一部分铁的硫化物转变为氧化物：2FeS+3O2＝2FeO+2SO2↑Cu2Ｓ跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23％～27%之间），FeO跟SiO2形成熔渣：FeO+SiO2＝FeSiO3熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。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（1100℃～1300℃）。由于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FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu2S才转变为Cu2O，Cu2O跟Cu2S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，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%。在我国，距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜，即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件，经分析，铜器中铜含量高达99.63%～99.87%，属于纯铜。

当然，天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大，不超过0.01%，但是含铜的矿物是比较多见的，它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色，招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu（OH）2，深蓝色的石青2CuCO3.Cu（OH）2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物，再用碳还原，就得到金属铜。

1933年，河南省安阳县殷虚发掘中，发现重达18.8千克的孔雀石，直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣，说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。

但是，炼铜制成的物件太软，容易弯曲，并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多，比纯铜坚硬（假如把锡的硬度值定为5，那么铜的硬度就是30，而青铜的硬度则是100～150），历史上称这个时期为青铜时代。我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验，讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐（方剂）。六分其金（铜）而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢（箭）之齐；金锡半，谓之鉴（镜子）燧（利用镜子聚光取火）之齐。”这表明在3000多年前，我国劳动人民已经认识到，用途不同的青铜器所要求的性能不同，用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。

青铜由于坚硬，易熔，能很好的铸造成型，在空气中稳定，因而即使在青铜时代以后的铁器时代里，也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年，欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神，高达46米，手指高度超过成人。

我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜，这是湿法技术的起源，是世界化学史上的一项发明。西汉《淮南子·万毕术》记载：曾青得铁则化为铜。曾青为硫酸铜。这种