从自然界中获取铁和铜.ppt

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CuCO3 Cu 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 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 C O2CO2 CO2 C2CO Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 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 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 工业炼铁中碳的作用是什么 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 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 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 3C 2Fe2O33CO2 4Fe2Al Fe2O3Al2O3 2Fe 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 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 C O2CO2 CO2 C2CO Fe的冶炼 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 造渣 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 答案 1 Fe3O4 2 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 3 C O2CO2CO2 C2CO 4 除去杂质 SiO2 CaCO3CaO CO2 CaO SiO2CaSiO3 1 在高炉炼铁中将铁矿石还原成单质铁的主要还原剂是 A CaCO3B CC SiO2D CO 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C O2CO2 CO2 C2CO Fe2O3 3CO2Fe 3CO2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1183 4 铁的熔点是1534 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 Fe CuSO4 FeSO4 Cu 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 2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3 Cu2 OH 2CO3 4H 2Cu2 CO2 3H2O 根据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 Fe CuSO4 Cu FeSO4 2 2Cu O2 CO2 H2O Cu2 OH 2CO3Cu2 OH 2CO3 2H2SO4 2CuSO4 CO2 3H2O 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 K Al 的阳离子氧化性很弱 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溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉 然后过滤D Fe3 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