2016-2017学年高中化学-专题3-从矿物到基础材料-第二单元-铁、铜的获取及应用(第1课时)从自然界获取铁和

第二单元

铁、铜的获取及应用第1课时从自然界获取铁和铜自主阅读自主检测一、铁和铜在自然界的存在铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)等;常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石[主要成分为CuCO3·Cu(OH)2]等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。二、工业炼铁工业炼铁的原理是利用氧化还原反应,用还原剂将铁从铁矿石中还原出来。1.原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。2.设备工业炼铁的设备为炼铁高炉。自主阅读自主检测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焦炭反应产生二氧化碳,并放出大量的热量;二氧化碳再与灼热的焦炭反应,生成一氧化碳;一氧化碳在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应的化学方程式:自主阅读自主检测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。

自主阅读自主检测三、工业炼铜1.用黄铜矿炼铜工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜。粗铜中铜的含量为99.5%~99.7%,含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。2.铜的电解精炼要达到电气工业生产用铜的要求,由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼,电解精炼得到的铜,其含量高达99.95%~99.98%。3.生物炼铜生物炼铜法是利用某种能耐受铜盐毒性的细菌,这种细菌能利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铜盐,从而使铜的冶炼变得十分简单。该方法成本低、污染小、反应条件简单。自主阅读自主检测四、金属冶炼的常用方法金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。工业生产上常用的冶炼方法有:1.高温还原法。用C、CO、H2、活泼金属等还原剂与金属化合物在高温下反应,从而得到游离态金属单质。2.电解法。电解熔融金属化合物以获得金属单质。3.湿法冶金。通过较活泼金属置换、电解等方法从金属可溶性盐溶液中制备金属。自主阅读自主检测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.后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:目前世界上使用量最大的合金为铁合金。答案:C自主阅读自主检测2.下列说法不正确的是(

)A.铁的冶炼中,焦炭的作用是提高炉温,产生还原剂COB.石灰石的作用是去除SiO2,造渣C.炼铁中,铁矿石被氧化D.将铁矿石粉碎,有利于反应的充分进行解析:炼铁中,铁矿石被还原。答案:C3.判断对错:(1)地壳中有大量的游离态的铁。

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)(2)高温炼铜和湿法炼铜都是将铜的化合物还原成单质铜,而生物炼铜不涉及氧化还原反应。

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情境导入知识点拨典例引领重难点金属冶炼的方法及步骤我国西汉时的炼丹家刘安所著《淮南万毕术》中记载“曾青得铁,则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时,就有铜生成。实质就是我们现在所说的:铁和可溶性铜盐发生的置换反应。这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模,每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早出现,是湿法冶金的先驱。讨论探究

1.“曾青(CuSO4)得铁化为铜”之说,你认为发生的是什么反应?2.工业炼铁时,焦炭的作用是什么?探究提示:(1)为反应提供能量;(2)提供反应所需的还原剂(CO)。情境导入知识点拨典例引领重难点1.金属冶炼的一般方法(1)金属冶炼方法的选择与金属的活泼性有关。

情境导入知识点拨典例引领重难点(2)各种冶炼方法示例。

①热分解法:对一些不活泼的金属,可以直接用加热使矿物分解的方法从其化合物中还原出来,如金属汞、银的制取。②热还原法:在金属活动性顺序中处于锌和铜之间的大部分金属,通常是通过在高温下用还原剂(常用还原剂有C、H2、CO和活泼金属铝等)将金属从其化合物中还原出来,这种方法叫热还原法。③电解法:对于一些极活泼金属(如金属钠等)采用一般的还原剂很难将它们还原出来,工业上常采用电解熔融态的盐、金属氧化物等进行冶炼。情境导入知识点拨典例引领重难点2.金属冶炼的一般步骤(1)第一步:矿物的富集。目的是除去杂质,提高矿物中有用成分的含量。(2)第二步:金属的冶炼。利用氧化还原反应的原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿物中的金属离子还原为金属单质的过程。(3)第三步:金属的精炼。采用适当的方法提炼出纯金属。如我们可用电解的方法提炼金属铜等。情境导入知识点拨典例引领重难点3.铁、铜的冶炼(1)工业炼铁中石灰石的作用是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,有关化学方程式为CaCO3CaO+CO2↑、CaO+SiO2CaSiO3(炉渣的主要成分)。(2)铜的冶炼方法:情境导入知识点拨典例引领重难点例题导学号18100066冶炼金属一般有下列方法:①焦炭法②水煤气(或氢气,或一氧化碳)法③活泼金属置换法④电解法(1)对下表中的金属冶炼方法进行分析,从上述四种方法中选择相应的序号填入空格中。(2)各列举一个使用上述方法冶炼金属的例子(用化学方程式表示)。①

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②

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③

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④

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情境导入知识点拨典例引领重难点解析:(1)火烧孔雀石炼铜是用C还原孔雀石分解得到的CuO,故选①;湿法炼铜和铝热法炼铬都是利用活泼金属置换较不活泼的金属,故选③;而光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,故选④。(2)金属活动性较强的金属、活动性介于Zn~Cu之间的金属、活动性较弱的金属分别采用电解法、热还原法、热分解法冶炼。答案:(1)①

③

③

④情境导入知识点拨典例引领重难点情境导入知识点拨典例引领重难点成功体验

下列说法正确的是(

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A.金属铜一般用电解法进行冶炼B.铝可用金属钠还原的方法大量生产C.金属钠一般用电解法进行生产D.用焦炭还原铁矿石得到的铁是纯铁解析:金属铜应使用热还原法进行冶炼,但要用电解法进行电解精炼;Al虽然可用金属钠还原出来,但这样冶炼成本太高,一般使用电解法冶炼;金属钠还原性强,一般还原剂无法将它还原出来,所以使用电解法冶炼;高炉炼铁得到的金属铁含有较多杂质。答案:C12341.下列物质的主要成分不正确的是(

)A.赤铁矿:Fe2O3 B.铜绿:CuOC.磁铁矿:Fe3O4 D.铝土矿:Al2O3解析:铜绿的主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3。答案:B12342.高炉炼铁生产中,下列说法正确的是(

)A.焦炭和一氧化碳都是还原剂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得到CO2D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿解析:高炉炼铁生产中,焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳,一氧化碳还原铁的氧化物,这些反应中焦炭和一氧化碳是还原剂,A正确;采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧,B不正确;加石灰石的目的主要是为了造渣,C不正确;黄铁矿中铁的含量低,一般不用