從自然界中獲取鐵和銅

1、從自然界中獲取鐵和銅從自然界中獲取鐵和銅游離態(tài)形式的鐵和銅游離態(tài)形式的鐵和銅銅在地殼中含量約為銅在地殼中含量約為0.01%，少量少量以單質(zhì)銅形式存在以單質(zhì)銅形式存在天然銅天然銅鐵是自然界里分布最廣的金屬鐵是自然界里分布最廣的金屬元素之一，在地殼中的質(zhì)量約元素之一，在地殼中的質(zhì)量約占占5左右，僅次于鋁，左右，僅次于鋁，游離態(tài)游離態(tài)的鐵只能從隕鐵中得到。的鐵只能從隕鐵中得到。 隕鐵隕鐵1、鐵元素、銅元素在自然界中的存在、鐵元素、銅元素在自然界中的存在赤鐵礦赤鐵礦(Fe2O3) 磁鐵礦磁鐵礦(Fe3O4)褐鐵礦褐鐵礦(Fe2O3nH2O )黃鐵礦黃鐵礦(FeS2 )常見的鐵礦石常見的鐵礦石1、鐵元素

2、、銅元素在自然界中的存在、鐵元素、銅元素在自然界中的存在毛赤銅礦毛赤銅礦(Cu2O )藍(lán)銅礦藍(lán)銅礦(Cu3(CO3)2(OH)2 )黃銅礦黃銅礦（CuFeS2）孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )常見的銅礦石常見的銅礦石赤鐵礦赤鐵礦(Fe2O3)黃鐵礦黃鐵礦(FeS2 ) 黃銅礦黃銅礦(CuFeS2)孔雀石孔雀石Cu2(OH) 2CO3磁鐵礦磁鐵礦(Fe2O3 FeO) +3 +2磁鐵礦磁鐵礦(Fe2O3 FeO) +3+2+2 +2+2 這些礦石中的這些礦石中的Fe、Cu的化合價均為正價，的化合價均為正價，從價態(tài)變化角度來考慮從價態(tài)變化角度來考慮如何得到如何得到Fe和和Cu？Fe0Fe+

3、2Fe 、+3Cu+2Cu0交流與討論 這些礦石中的Fe、Cu的化合價均降低，作氧化劑，需要使用還原劑。2 2、如何把鐵銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)、如何把鐵銅從化合態(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2Al+Fe2O3 = Al2O3+2Fe高溫高溫3H2+Fe2O3 = 2Fe+3H2O 3CO+Fe2O3 = 2Fe+3CO2 Fe+CuCl2 = Cu+FeCl2 CO+CuO = Cu+CO2 H2+CuO = Cu+H2O 3 3、工業(yè)上是如何煉鐵、工業(yè)上是如何煉鐵設(shè)備：高爐設(shè)備：高爐原料：鐵礦石，焦炭，原料：鐵礦石，焦炭， 石灰石，空氣

4、石灰石，空氣思考下列問題思考下列問題: : CO CO是怎樣形成的是怎樣形成的? ? 鐵礦石是如何被還原的鐵礦石是如何被還原的? ? 石灰石的作用是什么石灰石的作用是什么? ?3 3、工業(yè)上是如何煉鐵、工業(yè)上是如何煉鐵 煉鐵：煉鐵：鐵礦石（化合態(tài)）鐵礦石（化合態(tài)）鐵單質(zhì)（游離態(tài)）鐵單質(zhì)（游離態(tài)）（1）原料：）原料：鐵礦石，焦炭，石灰石，空氣鐵礦石，焦炭，石灰石，空氣（2 2）基本反應(yīng)原理：）基本反應(yīng)原理：3CO+ Fe3CO+ Fe2 2O O3 3 2Fe+3CO2Fe+3CO2 2高溫高溫利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑（主要是（主要是CO)從鐵礦石

5、中還原出鐵。從鐵礦石中還原出鐵。（3）設(shè)備：）設(shè)備：高爐高爐3 3、工業(yè)上是如何煉鐵、工業(yè)上是如何煉鐵（4）煉鐵的主要反應(yīng)）煉鐵的主要反應(yīng)產(chǎn)生還原劑：產(chǎn)生還原劑： C+O2CO2 CO2+C2CO 還原鐵礦石：還原鐵礦石： Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高溫 造渣（除脈石）：造渣（除脈石）： CaCO3 CO2+CaO CaO+SiO2 CaSiO3 （熔劑：石灰石）（熔劑：石灰石）（5）煉鐵產(chǎn)品：）煉鐵產(chǎn)品：生鐵生鐵（6 6）煉鐵和環(huán)保節(jié)能煉鐵和環(huán)保節(jié)能高爐煤氣：高爐煤氣：COCO、COCO2 2、N N2 2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

6、。鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。2、設(shè)備：、設(shè)備： 煉鐵高爐煉鐵高爐3、原理：、原理：4、造渣：、造渣：6、產(chǎn)品：、產(chǎn)品：生鐵（含碳生鐵（含碳2%-4.5%）5、高爐煤氣成分：、高爐煤氣成分：N2 CO CO2等等 將生鐵進(jìn)一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在將生鐵進(jìn)一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在 0.03 % 2 % ）石灰石作熔劑除掉石灰石作熔劑除掉SiO2歸納與總結(jié)歸納與總結(jié)將生鐵進(jìn)一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在將生鐵進(jìn)一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在0.03%2% ）鐵的鐵的合金合金 生鐵生鐵 鋼鋼 C% 2%4.5% 0.03%2%其它

7、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 生鐵和鋼的比較生鐵和鋼的比較生鐵堅硬、耐磨、鑄造性好但生鐵堅硬、耐磨、鑄造性好但生鐵脆，不能鍛壓生鐵脆，不能鍛壓, 可鑄不煅可鑄不煅堅硬、韌性大，可塑性好堅硬、韌性大，可塑性好,可鑄可煅可鑄可煅煉鋼生鐵煉鋼生鐵用做煉鋼的原料用做煉鋼的原料 ；鑄造生鐵鑄造生鐵用于制造各種鑄件，如機(jī)床用于制造各種鑄件，如機(jī)床床座、鐵管等；床座、鐵管等； 球墨鑄鐵球墨鑄鐵性能較好，制造齒輪、性能較好，制造齒輪、活塞等高級鑄件；活塞等高級鑄件；鋼有不同型號，應(yīng)用不同鋼有不同型號，應(yīng)用不同如鋼絲網(wǎng)、鉚釘、鍋爐等如

8、鋼絲網(wǎng)、鉚釘、鍋爐等2.高溫冶煉黃銅礦：高溫冶煉黃銅礦：1.濕法冶銅：濕法冶銅：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu3.生物煉銅：生物煉銅：（99.95%99.98%）（99.5%99.7%）黃銅礦黃銅礦 粗銅粗銅 精銅精銅 電解電解銅的冶煉：銅的冶煉： 閱讀課本，了解銅的冶煉閱讀課本，了解銅的冶煉方法。方法。硫化銅硫化銅硫桿菌硫桿菌 硫酸銅硫酸銅銅銅污染小、反應(yīng)條件簡單、低品位的礦石污染小、反應(yīng)條件簡單、低品位的礦石也可利用也可利用 細(xì)菌冶金細(xì)菌冶金又稱微又稱微生物浸礦生物浸礦，是近代濕，是近代濕 法冶金工業(yè)上的一種新工藝。它主要是應(yīng)法冶金工業(yè)上的一種新工藝。它主要是應(yīng)用細(xì)菌法溶浸貧礦、廢礦

9、、尾礦和大冶爐渣用細(xì)菌法溶浸貧礦、廢礦、尾礦和大冶爐渣等，以回收某些貴重有色金屬和稀有金屬，等，以回收某些貴重有色金屬和稀有金屬，達(dá)到防止礦產(chǎn)資源流失，最大限度地利用礦達(dá)到防止礦產(chǎn)資源流失，最大限度地利用礦藏的一種冶金方法。目前細(xì)菌治金已發(fā)展成藏的一種冶金方法。目前細(xì)菌治金已發(fā)展成了一種重要的冶煉手段，利用此法可以來冶了一種重要的冶煉手段，利用此法可以來冶銅、鉛、鋅、等幾十種貴重和稀有金屬。銅、鉛、鋅、等幾十種貴重和稀有金屬。 資資 料料細(xì)細(xì) 菌菌 冶冶 金金交流與練習(xí) 寫出已經(jīng)學(xué)過的，在產(chǎn)物中含寫出已經(jīng)學(xué)過的，在產(chǎn)物中含有有金屬單質(zhì)（如金屬單質(zhì)（如Na、Mg、Al、Hg等等 ）的化）的化學(xué)方

10、程式學(xué)方程式MgCl2 Mg+Cl2 2Al2O3 4Al+3O2 2HgO 2Hg+O2 CaCl2 Ca+Cl2 2NaCl 2Na+Cl2 TiCl4 +4Na Ti+4NaCl 等等2AgI 2Ag+I2金屬冶煉的一般方法金屬冶煉的一般方法 歸納與總結(jié)歸納與總結(jié)1、熱分解法：、熱分解法：2HgO 2Hg+O2 、 2Ag2O 4Ag+O22、熱還原法：、熱還原法： （使用（使用H2 、C、CO或或“用活潑金屬用活潑金屬”還原）還原） CuO+H2 Cu+H2O CuO+CO Cu+CO2 2CuO+C 2Cu+CO2 2Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3 3、電解方法、電解方法:

11、2Al2O3 4Al+3O2 MgCl2 Mg+Cl24、濕法冶金：、濕法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu5、生物冶金：、生物冶金：含硫的銅礦含硫的銅礦硫酸銅硫酸銅煉銅煉銅K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法不同金屬一般冶煉方法的選擇不同金屬一般冶煉方法的選擇K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 1. 從金屬利用的歷史來看，先是青銅器時代，而后從金屬利用的歷史來看，先是青銅器時代，而后是鐵器時代，鋁的利用是近百年的事。這個先后順是鐵器時代，鋁的利用是近百年的事。這個先后

12、順序跟下列有關(guān)的是序跟下列有關(guān)的是地殼中的金屬元素的含量地殼中的金屬元素的含量金屬活動性順序金屬活動性順序金屬的導(dǎo)電性金屬的導(dǎo)電性金屬冶煉的難易程度金屬冶煉的難易程度金屬的延展性金屬的延展性A. B. C. D.D鞏固反饋鞏固反饋 2.用一定量的鐵和足量的稀硫酸及足量的用一定量的鐵和足量的稀硫酸及足量的CuO制取制取單質(zhì)銅，有人設(shè)計了一下兩種方案：單質(zhì)銅，有人設(shè)計了一下兩種方案：若要制取相同質(zhì)量的銅，并按照實(shí)驗(yàn)原則進(jìn)行若要制取相同質(zhì)量的銅，并按照實(shí)驗(yàn)原則進(jìn)行操作，則兩者消耗的單質(zhì)鐵的量為（操作，則兩者消耗的單質(zhì)鐵的量為（ ）A.一樣多一樣多 B. 多多 C. 多多 D.無法判斷無法判斷B鞏固反

13、饋鞏固反饋3.3.上圖是金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人上圖是金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。選擇編號填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因選擇編號填空：鋁的利用比銅和鐵晚得多，原因是是 _ ；目前鋁在多個領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，；目前鋁在多個領(lǐng)域替代易生銹的鋼鐵，其主要原因是其主要原因是 _ 。鋁的硬度小鋁的硬度小 鋁很活潑鋁很活潑地殼中鋁的含量高地殼中鋁的含量高 鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜鋁的表面易生成致密的保護(hù)膜 4冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；冶煉金屬一般有下列四種方法：焦炭法；水煤氣法（水煤氣法（H2 或或C

14、O）；活潑金屬置換）；活潑金屬置換法；電解法。四種方法均有應(yīng)用。古代有：法；電解法。四種方法均有應(yīng)用。古代有：火燒孔雀石煉銅；火燒孔雀石煉銅；濕法冶金術(shù)煉銅；現(xiàn)濕法冶金術(shù)煉銅；現(xiàn)代有：代有：鋁熱法煉鉻；鋁熱法煉鉻；從光鹵石從光鹵石（KClMgCl26H2O ）中煉鎂。下列對它們）中煉鎂。下列對它們的冶煉方法的分析中，不正確的是（的冶煉方法的分析中，不正確的是（ ）A用用 B用用 C用用 D用用B鞏固反饋鞏固反饋5Fe是地殼中含量很豐富的元素，也是生物體所必是地殼中含量很豐富的元素，也是生物體所必需的元素。自然界中鐵礦石主要有赤鐵礦和磁鐵礦，需的元素。自然界中鐵礦石主要有赤鐵礦和磁鐵礦，金屬鐵是

15、在高爐中冶煉的，高爐煉鐵除了加入鐵礦石金屬鐵是在高爐中冶煉的，高爐煉鐵除了加入鐵礦石外，還需加入焦炭和石灰石。請?zhí)羁眨和?，還需加入焦炭和石灰石。請?zhí)羁眨簩懗龃盆F礦主要成分的化學(xué)式：寫出磁鐵礦主要成分的化學(xué)式：。寫出赤鐵礦被還原成鐵的化學(xué)方程式：寫出赤鐵礦被還原成鐵的化學(xué)方程式： 。寫出焦炭在高爐中參與反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式：寫出焦炭在高爐中參與反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式： 。寫出寫出CaCO3所參與反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式：所參與反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式： 。Fe3O4 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 C+O2 CO2 CO2+C 2CO CaCO3 CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3 鞏固

16、反饋鞏固反饋6.6.根據(jù)下圖所示實(shí)驗(yàn)室用一氧化碳還原氧化根據(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：鐵的實(shí)驗(yàn)裝置，回答以下問題：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 ；塑料袋的塑料袋的作用是作用是 。石灰水石灰水FeFe2 2O O3 3COCO鞏固反饋鞏固反饋鞏鞏 固固 練練 習(xí)習(xí)1.鐵和銅在自然界中主要以鐵和銅在自然界中主要以_的形式存的形式存在在.工業(yè)上鐵的冶煉是在工業(yè)上鐵的冶煉是在_中進(jìn)行的，中進(jìn)行的，原料有原料有_ 、_、_、_等。冶等。冶煉的過程煉的過程 將氧化鐵將氧化鐵_單質(zhì)鐵的方程式單質(zhì)鐵的方程式為為:_。2.2.在高溫下可還原氧化鐵的化合物是在高溫下可還原氧化鐵的化合物是 ( ) ( ) A. A.焦炭焦炭 B. B.氫氣氫氣 C. C.二氧化碳二氧化碳 D. D.一氧化碳一氧化碳化合物化合物煉鐵高爐煉鐵高爐鐵礦石鐵礦石 焦炭焦炭 空氣空氣 石灰石石灰石還