化學(xué)：3.2.1從自然界獲取鐵和銅（蘇教版版必修1）

1、2021/3/141 專(zhuān)題專(zhuān)題3 第二單元第二單元 鐵、銅的獲取及應(yīng)用鐵、銅的獲取及應(yīng)用 2021/3/142 鐵在實(shí)際中的應(yīng)用鐵在實(shí)際中的應(yīng)用: 2021/3/143 銅在實(shí)際中的應(yīng)用銅在實(shí)際中的應(yīng)用: 2021/3/144 你在日常生活中見(jiàn)你在日常生活中見(jiàn) 到過(guò)哪些金屬制品到過(guò)哪些金屬制品?這這 些金屬制品中些金屬制品中,哪些含有哪些含有 鐵和銅鐵和銅？ 交流與討論交流與討論 2021/3/145 2021/3/146 2021/3/147 這些東西有哪些相似的物理性質(zhì)這些東西有哪些相似的物理性質(zhì)? 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有光澤導(dǎo)電、導(dǎo)熱、有延展性、有光澤 2021/3/148 中國(guó)古代何

2、時(shí)能夠制造出精中國(guó)古代何時(shí)能夠制造出精 美的青銅器美的青銅器?何時(shí)會(huì)冶鐵煉鋼何時(shí)會(huì)冶鐵煉鋼? 你知道嗎你知道嗎? 商朝商朝,就能夠制造出精美就能夠制造出精美 的青銅器的青銅器,春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就 會(huì)冶鐵煉鋼會(huì)冶鐵煉鋼. 2021/3/149 2021/3/1410 三犧鼎三犧鼎 河北平山出土河北平山出土 河北省文物研究所藏河北省文物研究所藏 2021/3/1411 錯(cuò)銀牛燈錯(cuò)銀牛燈 東漢早期東漢早期 高高46cm 46cm 長(zhǎng)長(zhǎng)36.4cm 36.4cm 19801980年江年江 西贛江出西贛江出 土土 南京博物南京博物 院藏院藏 2021/3/1412 成王方鼎成王方鼎 西周早期西

3、周早期 高高28.5cm 28.5cm 口徑口徑18.1cm 18.1cm 美國(guó)納爾遜美術(shù)館藏美國(guó)納爾遜美術(shù)館藏 2021/3/1413 1、根據(jù)金屬活動(dòng)性順序、根據(jù)金屬活動(dòng)性順序,鐵屬于鐵屬于 金屬、金屬、 銅屬于銅屬于 金屬（填活潑、比較活潑、金屬（填活潑、比較活潑、 不太活潑、極不活潑）。不太活潑、極不活潑）。 2、自然界中、自然界中,鐵和銅主要以鐵和銅主要以 (填填“游離游離 態(tài)態(tài)”或或“化合態(tài)化合態(tài)”)形式存在，也有少量形式存在，也有少量 的鐵、銅單質(zhì)存在，其中鐵單質(zhì)主要只存的鐵、銅單質(zhì)存在，其中鐵單質(zhì)主要只存 在于在于 中中 。 交流與討論交流與討論 比較活潑比較活潑 不活潑不活潑

4、 化合態(tài)化合態(tài) 隕鐵隕鐵(天石天石) 3、含有鐵的礦石主要有哪些、含有鐵的礦石主要有哪些?含有銅的含有銅的 礦石主要哪些？礦石主要哪些？ 隕鐵隕鐵 2021/3/1414 常見(jiàn)的鐵礦石 磁鐵礦(Fe3O4) 赤鐵礦 (Fe2O3) 褐鐵礦(Fe2O3nH2O ) 黃鐵礦(FeS2 ) 菱鐵礦菱鐵礦 FeCO3 2021/3/1415 常見(jiàn)的銅礦石 黃銅礦(CuFeS2 ) 藍(lán)銅礦 (Cu2(CO3)2(OH)2 ) 毛赤銅礦(Cu2O ) 斑銅礦斑銅礦 Cu5FeS4 輝銅礦輝銅礦 Cu S 孔雀石（孔雀石（CuCO3Cu(OH)2） 2021/3/1416 一、自然界中存在的鐵一、自然界中存

5、在的鐵 由于鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑由于鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,在自在自 然界往往以然界往往以化合態(tài)化合態(tài)形式存在。形式存在。 自然界中的鐵單質(zhì)自然界中的鐵單質(zhì) 只能存在在從天而只能存在在從天而 降的降的隕石隕石中中,古代稱(chēng)古代稱(chēng) 為為“天石天石”。（書(shū)。（書(shū) 上上P69頁(yè)圖片）頁(yè)圖片） 2021/3/1417 二、鐵的物理性質(zhì): .銀白色銀白色,有金屬光澤有金屬光澤,質(zhì)軟質(zhì)軟; 2.具有良好的延展性具有良好的延展性; 3.是電和熱的良導(dǎo)體是電和熱的良導(dǎo)體; 5.特性特性:具鐵磁性具鐵磁性. 4.密度是密度是7.86g/CM3,沸點(diǎn)是沸點(diǎn)是 2750C,熔點(diǎn)熔點(diǎn)1535 C 2021/3/1418

6、三、鐵的化學(xué)性質(zhì)三、鐵的化學(xué)性質(zhì): 2.鐵與水反應(yīng)鐵與水反應(yīng) 常溫時(shí)不反應(yīng)常溫時(shí)不反應(yīng),在高溫時(shí)可反應(yīng)在高溫時(shí)可反應(yīng) 3.鐵與酸反應(yīng)鐵與酸反應(yīng) 鐵與氧化性酸鐵與氧化性酸:常溫時(shí)在濃硫酸常溫時(shí)在濃硫酸,濃硝酸濃硝酸 中鈍化中鈍化;加熱時(shí)反應(yīng)加熱時(shí)反應(yīng),變成三價(jià)鐵離子變成三價(jià)鐵離子 3Fe + 4H2O (g)= Fe3O4 + 4H2 4.鐵與鹽溶液反應(yīng)鐵與鹽溶液反應(yīng) 1.鐵與非金屬反應(yīng)鐵與非金屬反應(yīng)! Cl2與與S氧化性誰(shuí)強(qiáng)氧化性誰(shuí)強(qiáng)? 鐵與非氧化性酸鐵與非氧化性酸:變成亞鐵離子變成亞鐵離子 高溫高溫 2021/3/1419 四、工業(yè)煉鐵方法四、工業(yè)煉鐵方法: 1、如何將鐵、如何將鐵從從“化合

7、態(tài)化合態(tài)”轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 “游離態(tài)游離態(tài)”?根據(jù)已學(xué)過(guò)的知識(shí)根據(jù)已學(xué)過(guò)的知識(shí),你你 能寫(xiě)出多少種上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程能寫(xiě)出多少種上述轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程 式。式。 2021/3/1420 生成鐵的反應(yīng)生成鐵的反應(yīng) 2021/3/1421 生成銅的反應(yīng)生成銅的反應(yīng) 2021/3/1422 把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái)把金屬?gòu)牡V石中提煉出來(lái),這就是人們常說(shuō)的這就是人們常說(shuō)的金屬的金屬的 冶煉。冶煉。 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 3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O 3CO + Fe2O3 2Fe + 3CO

8、2 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 高溫高溫 Zn + FeSO4 Fe + ZnSO4 H2 + CuO Cu + H2O CO + CuO Cu + CO2 C + 2CuO 2Cu + CO2 Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 2021/3/1423 原理原理: 原料原料: 實(shí)驗(yàn)室如何制取少量的鐵粉實(shí)驗(yàn)室如何制取少量的鐵粉 裝置與儀器裝置與儀器: 操作步驟與注意事項(xiàng)操作步驟與注意事項(xiàng): 3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O 或或:3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 3H2（或（或CO）、氧化鐵）、氧化鐵 2021/3/1424 CO 澄清石灰水澄清石灰水 氣囊

9、氣囊 Fe2O3 2021/3/1425 現(xiàn)代工業(yè)煉鐵現(xiàn)代工業(yè)煉鐵 1 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 2、設(shè)備、設(shè)備: : 煉鐵高爐煉鐵高爐 3 3、原理、原理: : 4 4、造渣、造渣: : 6 6、產(chǎn)品、產(chǎn)品: : 生鐵（含碳生鐵（含碳2%-4.5%2%-4.5%） 5 5、高爐煤氣成分、高爐煤氣成分: :N N2 2 CO CO CO CO2 2等等 將生鐵進(jìn)一步煉制將生鐵進(jìn)一步煉制,可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳 量在量在 0.03 % 2 % ） 石灰石作熔劑除掉石灰石作熔劑除掉SiOSiO2 2

10、 2021/3/1426 C+O2=CO2 CO2+C=2CO 3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 2021/3/1427 2021/3/1428 生鐵與鋼生鐵與鋼 鐵合鐵合 金金 生鐵生鐵 鋼鋼 含碳含碳 量量 其它其它 雜質(zhì)雜質(zhì) 機(jī)械機(jī)械 性能性能 機(jī)械機(jī)械 加工加工 2%-4.5%0.03%-2% Si、Mn、S、P(少少) Si、Mn、S、P(多多) 質(zhì)硬而脆質(zhì)硬而脆,無(wú)韌性無(wú)韌性堅(jiān)硬、韌性大、塑性好堅(jiān)硬、韌性大、塑性好 可鑄不可鍛可鑄不可鍛 可鑄、可鍛、可壓延可鑄、可鍛、可壓延 2021/3/1429 拓展知識(shí)拓展知識(shí): 為了防銹又在合金中加入鉻和鎳為了防銹又在合金中加入鉻和鎳,

11、這種鋼這種鋼 稱(chēng)為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鉻量在稱(chēng)為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鉻量在 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)緊不銹鋼外觀呈微灰色或銀白色。結(jié)構(gòu)緊 密密,不易氧化生成氧化鐵，故有不銹之稱(chēng)。不易氧化生成氧化鐵，故有不銹之稱(chēng)。 不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用 的合金鋼的總稱(chēng)。的合金鋼的總稱(chēng)。 2021/3/1430 2、生物煉銅、生物煉銅 請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P71的相關(guān)內(nèi)容的相關(guān)內(nèi)容,用用 筆畫(huà)出重點(diǎn)的字詞。筆畫(huà)出重點(diǎn)的字詞。 1、電解精煉銅、電解精煉銅 99.95%99.98% 歸納歸納:工業(yè)煉銅的主要方法

12、工業(yè)煉銅的主要方法: 2、生物煉銅、生物煉銅:含硫的銅礦硫酸銅含硫的銅礦硫酸銅煉銅煉銅 1、高溫冶煉黃銅礦、高溫冶煉黃銅礦電解精煉電解精煉 2021/3/1431 總總 結(jié)結(jié) 鐵（鐵（ Fe）銅（銅（ Cu） 含量含量 存在存在 形式形式 主要主要 礦石礦石 化合態(tài)化合態(tài) 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 游離態(tài)游離態(tài) 冶煉冶煉 方法方法 主要主要 流程流程 Fe + CuSO4 Cu + FeSO4 H2 + CuO Cu + H2O C + 2 CuO 2Cu + CO2 CO + CuO Cu + CO2 Zn + FeSO4 Fe + ZnSO4 2Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3 高溫高溫

13、3CO + Fe2O3 2Fe +3CO2 3H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O 多多少少 游離態(tài)（隕鐵）游離態(tài)（隕鐵） （少量）（少量） 主要化合態(tài)主要化合態(tài) 游離態(tài)（少量）游離態(tài)（少量） 主要化合態(tài)主要化合態(tài) 高爐煉鐵高爐煉鐵高溫冶煉黃銅礦高溫冶煉黃銅礦 磁鐵礦（磁鐵礦（Fe304） 赤鐵礦（赤鐵礦（ Fe203 ） 黃銅礦（黃銅礦（CuFeS2） 孔雀石（孔雀石（CuCO3Cu(OH)2） 高爐中煉成生鐵,生鐵進(jìn)一 步煉制成鋼 高溫冶煉得到含銅在高溫冶煉得到含銅在 99.599.7%的銅的銅,電解精煉得電解精煉得 到純度更高的銅到純度更高的銅 2021/3/1432 自然界中的金

14、屬大都以化合態(tài)存在自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在 用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)用化學(xué)的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài) 要考慮的問(wèn)題要考慮的問(wèn)題 礦石的礦石的 富集富集 合適的冶煉合適的冶煉 方法方法 如何精煉如何精煉 金屬的冶煉 2021/3/1433 簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單,實(shí)用實(shí)用,節(jié)省的原則節(jié)省的原則 1 1、熱分解法、熱分解法 有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。 在金屬活動(dòng)性順序表中在金屬活動(dòng)性順序表中, ,位于氫后面的某些金屬位于氫后面的某些金屬 的氧化物受熱就能分解。的氧化物受熱就能分解。 2HgO = 2Hg + O2 2Ag2O = 4Ag + O

15、2 冶煉方法的選擇冶煉方法的選擇 2021/3/1434 2 2熱還原法熱還原法 多數(shù)金屬的冶煉過(guò)程屬于熱還原法。多數(shù)金屬的冶煉過(guò)程屬于熱還原法。 常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣 和活潑金屬等。和活潑金屬等。 高溫高溫 高溫高溫 高溫高溫 Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 WO3+ 3 H2 = W+3H2O Cr2O3+2 Al = 2Cr+Al2O3 2021/3/1435 3 3電解法電解法 在金屬活動(dòng)性順序中在金屬活動(dòng)性順序中, ,鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金 屬的還原性很強(qiáng)屬的還原性很強(qiáng), ,這些金屬都很容易失去電子，這些

16、金屬都很容易失去電子， 因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物 中還原出來(lái)，而只能用中還原出來(lái)，而只能用通電分解其熔融鹽或氧通電分解其熔融鹽或氧 化物化物的方法來(lái)冶煉。的方法來(lái)冶煉。 2Al2O3=4Al+3O2 2NaCl=2Na+Cl2 電解電解 電解電解 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):用該法得到的金屬一般純度較高。用該法得到的金屬一般純度較高。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):該法要消耗大量電能該法要消耗大量電能,成本較高成本較高。 2021/3/1436 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 不同金屬冶

17、煉方法的選擇不同金屬冶煉方法的選擇 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag 2021/3/1437 3高溫下可用于還原氧化鐵的化合物是高溫下可用于還原氧化鐵的化合物是( ) A.焦炭焦炭 B.氫氣氫氣 C.二氧化碳二氧化碳 D.一氧化一氧化 碳碳 在化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng):Fe3O43H2 3Fe4H2O 中中,Fe3O4作作 A 還原劑還原劑 B 氧化劑氧化劑 C 催化劑催化劑 D 溶溶 劑劑 B 2在化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng):2Ag2O 4Ag+O2中中,Ag2O作作 A 還原劑還原劑 B 氧化劑氧化劑 C 催化劑催化劑 D 溶溶 劑劑 A、B D 練習(xí)平臺(tái)練習(xí)平臺(tái)

18、: 2021/3/1438 5在含有在含有Cu(NO3)2 、Mg(NO3)2 和和AgNO3的的 溶液中加入適量鋅粉溶液中加入適量鋅粉,首先置換出的是（首先置換出的是（ ） A.Mg B. Cu C. Ag D. H2 4西漢時(shí)期發(fā)現(xiàn)、宋朝初期應(yīng)用于生產(chǎn)的濕西漢時(shí)期發(fā)現(xiàn)、宋朝初期應(yīng)用于生產(chǎn)的濕 法冶金術(shù)的反應(yīng)原理是法冶金術(shù)的反應(yīng)原理是 （ ） ACuO+H2 Cu+H2O BCuO+CO Cu+CO2 CFe+CuSO4 FeSO4+Cu D2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2 C C 2021/3/1439 6冶煉金屬一般有下列四種方法冶煉金屬一般有下列四種方法:焦炭焦炭 法法;水煤氣法（水煤氣法（H2 或或CO）；活潑金屬置）；活潑