1、第二单元铁、铜的获取及应用,第一课时从自然界中获取铁和铜,1了解铁、铜元素在自然界中的存在形态。2掌握工业炼铁的原理。3了解工业炼铜的方法。,一、铁和铜在自然界中的存在 铁和铜在自然界主要以 的形式存在。常见的铁矿有 (主要成分为Fe3O4)、 (主要成分为Fe2O3)等；常见的铜矿有 (主要成分为CuFeS2)、 主要成分为CuCO3Cu(OH)2等。此外铁在自然界中还以 的形式存在于陨铁中。,化合态,磁铁矿,赤铁矿,黄铜矿,孔雀石,游离态,二、工业炼铁,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。,工业炼铁的原理是利用 反应，用 将铁从铁矿石中还原出来。,
2、氧化还原,还原剂,铁矿石,焦炭,空气,石灰石,炼铁高炉,4工艺流程 从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生 ，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铁。有关反应的化学方程式： ； ； 。,二氧化碳,二氧化碳,一氧化碳,一氧化碳,焦炭,CO2 CO2,CO2C 2CO,Fe2O33CO 2Fe3CO2,5除去铁矿石中含有的SiO2：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，有关反应的化学方程式： ； 。炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，分离可得铁水。,CaCO3 CaOCO2,CaOSiO2 CaSiO3,工业炼铁中碳的作用是什
3、么？【提示】作用主要有：与氧气经过一系列反应提供还原剂；反应放热维持高温。,三、工业炼铜1用黄铜矿炼铜工业上用高温分解黄铜矿的方法获得铜。粗铜中铜的含量为 。含有 等杂质。2粗铜的精炼电解精炼铜的原理是让 作阳极，失电子变为Cu2，在阴极上用 作阴极即可得 。电解精炼得到的铜，其含量高达 。3生物炼铜 是一种已被人们沿用了几百年的生物炼铜方法，直到最近，生物工程学家才认识到是微生物在帮助我们从矿石中提取铜。,99.5%99.7%,Ag、Au、Fe、Zn,粗铜,纯铜,精铜,99.95%99.98%,矿堆浸铜法,一、铁的存在和冶炼,工业炼铁中石灰石的作用是什么？学生交流【提示】铁矿石中含有二氧化硅
4、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，有关化学方程式：CaCO3 CaOCO2；CaOSiO2 CaSiO3(炉渣)。,如果要使Fe2O3还原为Fe，除CO外，还可选用哪些还原剂？你能写出化学方程式吗？师生互动【提示】将Fe2O3还原成Fe除了可用CO外，还有H2、C等非金属单质，或者Al等较活泼的金属。3C2Fe2O3 3CO24Fe2AlFe2O3 Al2O32Fe,生铁和钢在含碳量方面有什么区别？学生交流【提示】直接冶炼的铁含2%4.5%的碳，称为生铁。生铁还要进一步冶炼去碳，制得含碳量2%的铁，称为钢。,Fe是地壳中含量很丰富的元素，
5、也是生物体所必需的元素。自然界中的铁矿石主要有磁铁矿和赤铁矿。在高炉炼铁过程中，除了加入铁矿石外，还应加入焦炭和石灰石。(1)写出磁铁矿主要成分的化学式：_。(2)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：_。(3)写出焦炭在高炉中所参与的两个主要化学反应方程式：_，_。(4)加入石灰石的作用是_，CaCO3所参与的两个化学反应方程式：_，_。,【思路指引】本题从工业炼铁的基本知识入手，掌握炼铁的原料、原理以及炼铁过程中焦炭、石灰石的作用。【解析】(1)高炉炼铁的过程及有关化学方程式为：CO的产生：CO2 CO2，CO2C 2CO；Fe的冶炼：Fe2O33CO 2Fe3CO2；造渣：CaCO3 CaO
6、CO2，CaOSiO2 CaSiO3。,【答案】(1)Fe3O4(2)Fe2O33CO 2Fe3CO2(3)CO2 CO2CO2C 2CO(4)除去杂质(SiO2)CaCO3 CaOCO2CaOSiO2 CaSiO3,1.在高炉炼铁中将铁矿石还原成单质铁的主要还原剂是()ACaCO3BCCSiO2 DCO【解析】高炉炼铁是重要的工业生产过程，要掌握其生产流程。本题考查高炉炼铁中发生的主要反应，从反应CO2 CO2，CO2C 2CO，Fe2O33CO 2Fe3CO2中知，主要还原剂为CO。【答案】D,二、铜的存在和冶炼,铜的冶炼方法有哪些？学生交流【提示】,什么是生物炼铜？师生互动【提示】铜矿石
7、中的铜常常与其他元素结合在一起，特别是和硫结合得非常牢固，此外铜矿石中铜的含量往往较低，导致冶炼困难。生物炼铜利用某些具有特殊本领的细菌帮助我们解决这个问题，这些被称为“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。这样，我们就轻轻松松地得到了可溶性的铜盐，使铜的冶炼变得简单。,铜是生命必需的元素。也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，请完成(1)(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜即曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜试写出该反应的化学方程式：_。(2)铜器表面有时会生成铜绿，请
8、写出生成铜绿的化学方程式：_，这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式_。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币？(铜的熔点是1 183.4 ，铁的熔点是1 534.8 ),【解析】西汉时期的“曾青得铁则化为铜”是湿法冶金术的先驱，FeCuSO4=FeSO4Cu。当铜生成铜绿时，铜元素的化合价升到2，所以空气中必有氧化剂参加了反应。因铜在常温下不与稀硫酸反应，而铜绿则能与稀酸反应，所以可以考虑用稀硫酸清洗。2CuO2H2OCO2=Cu2(OH)2CO3；Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O，根据
9、题给信息以及作货币的实际需要，选择铜作货币不仅是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型，同时铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，加上铜有迷人的光泽。【答案】(1)FeCuSO4=CuFeSO4(2)2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO32H2SO4=2CuSO4CO23H2O(3)铜的熔点低，化学性质稳定，有迷人的光泽，易铸造。,2.冶炼金属常用以下几种方法：还原法，电解法，热分解法。现冶炼下列金属，试选择适宜的冶炼方法(用序号)。Al_，Mg_，Cu_，Hg_，Mn_ 【解析】金属的冶炼方法可以根据金属的活动性归纳如下：(1)电解法：活泼金属(KAl)的阳离子氧化性
10、很弱，一般还原剂难以将它们还原为金属单质，只能采用电解法。(2)还原剂法：常用的还原剂有C、CO、H2、Al、Na等。(3)热分解法：不活泼金属(Hg、Ag)的氧化性强，加热时可从化合物内部得电子被还原成单质。(4)铝热法：当铝粉跟某些金属氧化物反应时，产生大量的热量时，被还原的金属在较高温度下，呈熔融状态并跟形成的熔渣分离开来，从而获得较纯的金属，如钒、铬、锰、铁等。【答案】,金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系1原理,由于不同金属的活动性不同，金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也不同。金属活动性顺序表中，金属的位置越靠后，越容易被还原，一般的还原方法就能使金属还原；金属的位置越靠前，越难
11、被还原，最活泼金属只能用最强的还原手段来还原。,2金属活动顺序与金属冶炼方法的关系,1下列说法中不正确的是() A人类历史上使用最早的合金是青铜 B司母戊鼎是我国目前已发现的最重的青铜器 C目前世界上使用量最大的合金是铝合金 D目前世界上用途最广的合金是钢 【解析】世界上使用量最大的合金为铁合金。 【答案】C,2中国工业报2007年7月2日报道，国际投行瑞士信贷发布报告称，由于中国对铁矿石的需求增长超过预期，国际矿业巨头明年可能再度提高铁矿石售价的25%。下列有关铁及其化合物的说法中正 确的是()A赤铁矿的主要成分是Fe3O4B铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C除去FeCl2溶液
12、中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤DFe3与KSCN产生红色沉淀【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；铁离子遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验铁离子的存在。【答案】C,金币、银币、铜币等金属货币在我国历史上曾发挥过重要的作用，其中的一些被收藏爱好者珍藏着，在一位收藏家的家中，陈列了很多金属货币。(1)其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这肯定是_币，黑色物质是_，形成这种物质的化学方程式为_；绿色物质是_，形成这种物质的化学方程式为_，若要除去这些物质应选用_，发生反应的离子方程式为_。充分反应
13、后，这枚金属币的真面目为_色。(2)其中有一枚是闪闪发光的黄色金属币，它肯定是_币，表面一直未被氧化的原因是_。,3,【解析】铜在铜、银、金中比较活泼，能与空气中氧气发生反应生成氧化铜，也能与空气中氧气、水及CO2一起发生反应而得到铜锈；氧化铜和碱式碳酸铜都可溶于强酸，所以将其放入到稀酸，如稀盐酸或硫酸中即可恢复原貌；而银和金都不活泼很难与空气中氧气等反应，所以保持原样。【答案】(1)铜氧化铜2CuO2 2CuOCu2(OH)2CO22CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3稀酸CuO2H=Cu2H2OCu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O红(2)金金不活泼，不易与空气中O2反应,
