专题3第2单元铁铜的获取及应用学案

第二单元铁、铜的获取及应用第1课时从自然界中获取铁和铜【学习目标】1.熟知铁、铜的冶炼原理和方法，会写有关的化学方程式。2.初步了解金属冶炼的一般方法和原理。【新知导学】一、铁、铜的存在形式1．铁和铜在自然界中主要以________的形式存在。(1)常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为__________)、赤铁矿(主要成分为__________)、黄铁矿(主要成分为FeS2)、菱铁矿(主要成分为FeCO3)等。(2)常见的铜矿有孔雀石[主要成分为______________]、黄铜矿(主要成分为____________)等。2．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。【归纳总结】1.铁、铜元素在自然界中的存在形式既有游离态也有化合态。2．铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝，居第四位。【活学活用】1．铜在自然界存在于多种矿石中。下列矿石的主要成分中铜元素的质量分数最高的是()A．黄铜矿CuFeS2B．斑铜矿Cu5FeS4C．辉铜矿Cu2SD．孔雀石CuCO3·Cu(OH)2二、铁、铜的冶炼1．铁的冶炼(1)原料：________、__________、________、________等。(2)设备：__________。(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______反应产生____并放出大量的热量；________再与灼热的______反应，生成____；______在高温下将氧化铁还原为金属铁。(5)铁矿石中含有二氧化硅需除去：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，炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离得到铁水。(6)用这种方法炼出来的铁是含碳____________的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳%～2%)。2．铜的制备与精炼工业上主要采用__________________(主要成分是______________)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为%～%，还含有__________________等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过______________，其得到的铜，含铜量高达%～%。【归纳总结】1.炼铁的主要化学反应(1)还原剂的形成：____________________________________________________。(2)铁的还原：________________________________。(3)炉渣的形成：______________________________________________________。2．金属冶炼的一般方法(1)电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))4Al＋3O2↑。(2)高温还原法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Cr＋Al2O3。(3)热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up7(△))4Ag＋O2↑，2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑。提醒(1)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。(2)金属的冶炼方法与金属活动性的关系【活学活用】2．高炉炼铁生产中下列说法正确的是()A．还原氧化铁的还原剂是焦炭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除去过量碳D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿3．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2=Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确的是()A．SO2是氧化产物B．CuFeS2仅作还原剂，硫元素被氧化C．每生成1molCu2S，有4mol硫被氧化D．每转移mol电子，有mol硫被氧化【达标检测】1．下列物质中含铜元素的是()A．天石 B．孔雀石C．赤铁矿 D．石灰石2．下列关于金属冶炼的说法正确的是()A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定B．Cu的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜C．Fe通常采用热还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳D．由于Al的活动性强，故工业上采用电解熔融氯化铝的方法生产铝3．下列有关金属的工业制法中正确的是()A．制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液B．制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝C．制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁D．制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁4．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法(或H2或CO)；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜，现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④

答案精析新知导学一、1．化合态(1)Fe3O4Fe2O3(2)CuCO3·Cu(OH)2CuFeS2活学活用1．C[设均含有2个Cu原子，比较“Fe2S4”“Feeq\f(2,5)Seq\f(8,5)”“S”“H2CO5”的式量可知，Cu2S中铜的质量分数最高，CuFeS2中的Cu的质量分数最低。]二、1．(1)铁矿石焦炭空气石灰石(2)炼铁高炉(4)焦炭CO2CO2焦炭COCO(6)2%～%2．高温冶炼黄铜矿CuFeS2Ag、Au、Zn、Fe电解精炼归纳总结1．(1)C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2，C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高温))2CO(2)Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2(3)CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))CaSiO3活学活用2．D3．D[由反应方程式知，CuFeS2中Cu化合价降低被还原为Cu2S，CuFeS2中eq\f(1,4)的S化合价升高，被氧化为SO2；O2在反应后化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2既是氧化产物又是还原产物，A项错误；CuFeS2既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成1molCu2S，有1molS被氧化，C项错误；利用反应知转移6mole－，有1molS被氧化，D项正确。]达标检测1．B4．B[由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)发生的反应分别是(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up7(高温))2CuO＋CO2↑＋H2OC＋2CuOeq\o(