高中化學(xué) 專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料 第2單元 鐵、銅的獲取及應(yīng)用——從自然界獲取鐵和銅課件 蘇教版必修1-蘇教版高一必修1化學(xué)課件

1、石器時(shí)代石器時(shí)代銅器時(shí)代銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代多元材料時(shí)代多元材料時(shí)代鐵和銅元素在哪鐵和銅元素在哪里？里？鐵銅單質(zhì)如何獲鐵銅單質(zhì)如何獲得？得？人類最早利用的單質(zhì)鐵和銅均直接來自于自然界。所不人類最早利用的單質(zhì)鐵和銅均直接來自于自然界。所不同的是鐵單質(zhì)只存在于從天而降的同的是鐵單質(zhì)只存在于從天而降的隕鐵隕鐵中，所以古人稱中，所以古人稱為為“天石天石”，而銅則來自于地球上自然存在的少量單質(zhì)，而銅則來自于地球上自然存在的少量單質(zhì)銅。銅。天然銅天然銅赤鐵礦赤鐵礦: : Fe2O3黃鐵礦黃鐵礦: : FeS2菱鐵礦菱鐵礦: : FeCO3磁鐵礦磁鐵礦: : Fe3O4黃銅礦：黃銅礦：CuFeS2CuC

2、O3. Cu(OH)2鐵、銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)鐵、銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)生成鐵的化學(xué)方程式生成鐵的化學(xué)方程式生成銅的化學(xué)方程式生成銅的化學(xué)方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO4H2+CuO=Cu +H2O C+2CuO=2Cu+CO2 CO+CuO=Cu+CO2Zn+FeSO4=Fe+ZnSO43CO+ Fe2O3=2Fe+3CO23H2+ Fe2O3=2Fe+3H2O2Al+Fe2O3 = 2Fe+Al2O3高溫你知道如何將鐵、銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)你知道如何將鐵、銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)嗎？請(qǐng)化為游離態(tài)嗎？請(qǐng)盡可能多地盡可能多地寫寫出實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。出實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。把金屬?gòu)牡V

3、石中提煉出來，這就是把金屬?gòu)牡V石中提煉出來，這就是金屬的冶煉金屬的冶煉現(xiàn)代工業(yè)煉鐵現(xiàn)代工業(yè)煉鐵1、原料：、原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。2、反應(yīng)原理：、反應(yīng)原理：C + O2 CO2點(diǎn)燃點(diǎn)燃C + CO2 2CO高溫高溫Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高溫高溫(產(chǎn)生大量的熱產(chǎn)生大量的熱)(得到還原劑得到還原劑CO)3、造渣：、造渣：CaCO3 CaO+CO2高溫高溫SiO2+CaO CaSiO3高溫高溫(爐渣的主要成分爐渣的主要成分)形成形成爐渣，爐渣，除去鐵礦石中的除去鐵礦石中的SiOSiO2 2等雜質(zhì)等雜質(zhì)4、主要設(shè)備：、主要設(shè)備： 煉鐵高爐煉鐵高爐

4、5、高爐煤氣成分：、高爐煤氣成分：N2 、CO、CO2等等6、產(chǎn)品：、產(chǎn)品： 生鐵（含碳生鐵（含碳2%4.5%）將將生鐵生鐵（含碳量在（含碳量在2%2%4.5%4.5%）進(jìn)一步煉制，可以得）進(jìn)一步煉制，可以得到用途更為廣泛的到用途更為廣泛的鋼鋼（含碳量在（含碳量在0.03%0.03%2% 2% ）鐵合金鐵合金 生生 鐵鐵 鋼鋼 C% 2% 4.5% 0.03% 2%其它其它雜質(zhì)雜質(zhì)Si、Mn、S、P（較多）（較多）Si、Mn、S、P（較少）（較少） 機(jī)械機(jī)械性能性能用途用途 堅(jiān)硬、耐磨、鑄造性好堅(jiān)硬、耐磨、鑄造性好但脆，但脆， 可鑄不煅可鑄不煅堅(jiān)硬、韌性大，可塑堅(jiān)硬、韌性大，可塑性好性好, ,

5、可鑄可煅可鑄可煅煉鋼生鐵煉鋼生鐵做煉鋼的原料做煉鋼的原料 ；鑄造鑄造生鐵生鐵用于造各種鑄件，如機(jī)床用于造各種鑄件，如機(jī)床床座等；床座等；球墨鑄鐵球墨鑄鐵性能較好，性能較好，制造齒輪、活塞等高級(jí)鑄件制造齒輪、活塞等高級(jí)鑄件鋼的型號(hào)不同，應(yīng)用不鋼的型號(hào)不同，應(yīng)用不同。如鋼絲網(wǎng)、鉚釘、同。如鋼絲網(wǎng)、鉚釘、鍋爐等鍋爐等 為了防銹在合金中加入為了防銹在合金中加入鉻和鎳鉻和鎳，這種，這種鋼稱為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鋼稱為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鉻鉻量量在在1230%的合金鋼。的合金鋼。 不銹鋼外觀呈微灰色或銀白色。結(jié)構(gòu)不銹鋼外觀呈微灰色或銀白色。結(jié)構(gòu)緊密，不易氧化生成氧化鐵，故有不銹緊密，不易氧化生成氧

6、化鐵，故有不銹之稱。不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐之稱。不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。蝕作用的合金鋼的總稱。2.2.濕法煉銅濕法煉銅 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4 古老的冶煉技術(shù)古老的冶煉技術(shù)1.火燒孔雀石煉銅火燒孔雀石煉銅Cu 2(OH) 2CO3 我國(guó)勞動(dòng)人民很早就認(rèn)識(shí)了銅鹽溶液里的銅能被我國(guó)勞動(dòng)人民很早就認(rèn)識(shí)了銅鹽溶液里的銅能被鐵置換，從而發(fā)明了濕法煉銅。它成為濕法冶金鐵置換，從而發(fā)明了濕法煉銅。它成為濕法冶金術(shù)的先驅(qū)，在世界化學(xué)史上占有光輝的一頁(yè)。水術(shù)的先驅(qū)，在世界化學(xué)史上占有光輝的一頁(yè)。水法煉銅的原理是：法煉銅的原理是：CuSO4+Fe=Cu+Fe

7、SO4 在漢代在漢代許多著作里有記載許多著作里有記載“石膽能化鐵為銅石膽能化鐵為銅”，晉葛洪，晉葛洪抱樸子內(nèi)篇抱樸子內(nèi)篇黃白黃白中也有中也有“以曾青涂鐵以曾青涂鐵, ,鐵赤鐵赤色如銅色如銅”的記載。的記載。Cu2(OH) 2CO3= 2CuO+H2O+CO22CuO+C=2Cu+CO2張潛，北宋濕法煉銅家張潛，北宋濕法煉銅家 2 2、生物煉銅：、生物煉銅：1 1、高溫?zé)掋~：、高溫?zé)掋~：見見P:73頁(yè)頁(yè)【資料卡資料卡】2CuFeS2O2Cu2S2FeS+SO22Cu2O+Cu2S6Cu+SO22Cu2S3O22Cu2O+2SO2利用細(xì)菌將礦石分化得到銅利用細(xì)菌將礦石分化得到銅精銅精銅（99.95

8、99.98%）粗銅粗銅（99.599.7%）含含Au、Ag、Fe、Zn等雜質(zhì)等雜質(zhì) CuS CuSO4 Cu成本低，污染小，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單成本低，污染小，反應(yīng)條件簡(jiǎn)單Fe細(xì)菌 鐵和銅是我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到的鐵和銅是我們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到的金屬材料，鐵和銅的許多應(yīng)用是由它們的物理金屬材料，鐵和銅的許多應(yīng)用是由它們的物理性質(zhì)所決定的。你能根據(jù)鐵和銅的應(yīng)用，說出性質(zhì)所決定的。你能根據(jù)鐵和銅的應(yīng)用，說出它們的物理性質(zhì)嗎？將你所知道的填入表它們的物理性質(zhì)嗎？將你所知道的填入表3-43-4。金屬金屬應(yīng)應(yīng) 用用物理性質(zhì)物理性質(zhì)鐵鐵銅銅表表3-4 鐵和銅的應(yīng)用與物理性質(zhì)鐵和銅的應(yīng)用與物理性質(zhì)鐵、銅的物

9、理性質(zhì)鐵、銅的物理性質(zhì)(3)(3)導(dǎo)電性：導(dǎo)電性：AgCuAlFe銀白色的銀白色的鐵鐵紫紅色的紫紅色的銅銅(1)(1)鐵、銅都是熱和電的良導(dǎo)體都有延展性鐵、銅都是熱和電的良導(dǎo)體都有延展性. . (2)(2)鐵能被磁鐵吸引鐵能被磁鐵吸引密度是密度是7.86g/cm7.86g/cm3 3熔點(diǎn)熔點(diǎn)153515350 0C,C,沸點(diǎn)是沸點(diǎn)是275027500 0C C密度密度8.92g/cm8.92g/cm3 3; ;熔點(diǎn)熔點(diǎn)1083.4,1083.4,沸點(diǎn)沸點(diǎn)25672567根據(jù)下圖所示實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的根據(jù)下圖所示實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置，回答以下問題：實(shí)驗(yàn)裝置，回答以下問題

10、：反應(yīng)過程中發(fā)生的現(xiàn)象是反應(yīng)過程中發(fā)生的現(xiàn)象是 ；塑料袋的作用是塑料袋的作用是 。石石灰灰水水F Fe e2 2O O3 3C CO OC+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2生物煉銅：生物煉銅：日本日礦金屬公司近日開始研究生物開礦技術(shù)。這日本日礦金屬公司近日開始研究生物開礦技術(shù)。這一技術(shù)通過向礦床注入酸化細(xì)菌微生物來提取金屬成分，不需一技術(shù)通過向礦床注入酸化細(xì)菌微生物來提取金屬成分，不需發(fā)掘礦石，沒有冶煉高爐，可在山腳下就地制銅，因而設(shè)備投發(fā)掘礦石，沒有冶煉高爐，可在山腳下就地制銅，因而設(shè)備投資少，有利于環(huán)保。資少，有利于環(huán)保。 生物開礦技術(shù)是一種利用微生物開礦

11、的濕式制銅技術(shù)。先生物開礦技術(shù)是一種利用微生物開礦的濕式制銅技術(shù)。先在礦床上開鑿在礦床上開鑿“注入礦井注入礦井”和和“回收礦井回收礦井”，然后向礦井注入，然后向礦井注入鐵酸化細(xì)菌和硫磺酸化細(xì)菌以加速金屬成分溶解，再通過鐵酸化細(xì)菌和硫磺酸化細(xì)菌以加速金屬成分溶解，再通過“回回收礦井收礦井”回收有價(jià)金屬。這一研究得到了日本能源醫(yī)藥生物研回收有價(jià)金屬。這一研究得到了日本能源醫(yī)藥生物研究所的技術(shù)協(xié)助。究所的技術(shù)協(xié)助。 日礦金屬公司與三井金屬公司已在技術(shù)研發(fā)中心共同開設(shè)日礦金屬公司與三井金屬公司已在技術(shù)研發(fā)中心共同開設(shè)了濕式制銅車間，并于本月正式開始實(shí)驗(yàn)。這種濕式制銅法與了濕式制銅車間，并于本月正式開始實(shí)驗(yàn)。這種濕式制銅法與干式煉銅法相比，