從自然界中獲取鐵及銅

1、鐵和銅鐵和銅鐵、銅在日常生活中的應用：鐵、銅在日常生活中的應用：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%，少量少量以單質銅形式存在以單質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，在地殼中的質量約元素之一，在地殼中的質量約占占5左右，僅次于鋁，左右，僅次于鋁，游離態(tài)游離態(tài)的鐵只能從隕石中得到。的鐵只能從隕石中得到。 隕鐵隕鐵一、鐵和銅在自然界存在形式。一、鐵和銅在自然界存在形式。常見的鐵礦石赤鐵礦(Fe2O3) 褐鐵礦(Fe2O3nH2O )黃鐵礦(FeS2 )菱鐵礦菱鐵礦FeCO3磁鐵礦磁鐵礦(Fe304)常見

2、的銅礦石黃銅礦(CuFeS2 )藍銅礦(Cu2(CO3)2(OH)2 )毛赤銅礦(Cu2O )斑銅礦Cu5FeS4輝銅礦CuS孔雀石（孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）把金屬從礦石中提煉出來，這就是人們常說的把金屬從礦石中提煉出來，這就是人們常說的金屬的冶煉。金屬的冶煉。表表3-3 鐵、銅從化合態(tài)轉化為游離態(tài)鐵、銅從化合態(tài)轉化為游離態(tài)Fe + CuSO4 Cu + FeSO4H2 + CuO Cu + H2O C + 2 CuO 2Cu + CO2CO + CuO Cu + CO2Zn + FeSO4 Fe + ZnSO42Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3高溫3CO + Fe2O3

3、 2Fe + 3CO23H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2OC+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2二、現(xiàn)代工業(yè)煉鐵二、現(xiàn)代工業(yè)煉鐵1、原料： 鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等2、設備： 煉鐵高爐3、原理：C+O2 = CO2 (燃燒提供大量的熱) 點燃C+CO2 = 2CO（產生煉鐵的還原劑CO ）高溫Fe2O3+2CO = 2Fe+2CO2高溫二、現(xiàn)代工業(yè)煉鐵二、現(xiàn)代工業(yè)煉鐵4、造渣：6、產品： 生鐵（含碳2% 4.5%）5、廢氣成分：N2、CO、CO2等 將生鐵進一步煉制，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SiO2

4、CaCO3高溫CaOCO2SiO2CaO高溫CaSiO3（爐渣的主要成分）將生鐵進一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在將生鐵進一步煉制，可以得到用途更為廣泛的鋼（含碳量在0.03%2% ）生鐵和鋼的比較生鐵和鋼的比較生鐵硬而脆可鑄不可煅生鐵硬而脆可鑄不可煅堅硬、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：煉鋼原料煉鋼原料 ；鑄造生鐵鑄造生鐵：制造各種鑄件，：制造各種鑄件， 如機床、床座、鐵管等；如機床、床座、鐵管等； 球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：制造齒輪、活塞等制造齒輪、活塞等 高級鑄件；高級鑄件；鋼有不同型號，應用鋼有不同型號，應用不同如鋼絲網、鉚釘、不同如鋼

5、絲網、鉚釘、鍋爐等鍋爐等三、銅的冶煉三、銅的冶煉Fe+CuSO4=FeSO4+Cu氧化還原反應氧化劑:2、火法煉銅:CuSO4Fe1、濕法煉銅：（ “曾青得鐵，則化為銅?！? 淮南萬畢術 ）3 、生物煉銅還原劑:原料: 黃銅礦（CuFeS2）電解精煉精銅粗銅高溫冶煉硫化銅（CuS）（Fe）CuCuSO4（吃巖石的細菌）自然界中的金屬大都以化合態(tài)存在用化學的方法把化合態(tài)的金屬變成游離態(tài)要考慮的問題礦石的富集合適的冶煉方法如何精煉金屬的冶煉金屬的冶煉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煉方法的選擇不同金屬冶煉

6、方法的選擇K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag簡單，實用，節(jié)省的原則簡單，實用，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。在金屬活動性順序表中，位于氫后面的某些金屬在金屬活動性順序表中，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 + O22Ag2O = 4Ag + O2二、金屬的冶煉方法二、金屬的冶煉方法2 2熱還原法熱還原法多數金屬的冶煉過程屬于熱還原法。多數金屬的冶煉過程屬于熱還原法。常常用的還原劑有焦炭、一氧化碳、氫氣和用的還原劑有焦炭、一氧化碳

7、、氫氣和活潑金屬等?；顫娊饘俚?。高溫高溫高溫高溫高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2WO3+ 3 H2 = W+3H2OCr2O3+2 Al = 2Cr+Al2O33 3電解法電解法在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種在金屬活動性順序中，鉀、鈉、鈣、鋁等幾種金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失去電金屬的還原性很強，這些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子，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，而只能用合物中還原出來，而只能用通電分解其熔融鹽通電分解其熔融鹽或氧化物或氧化物的方法來冶煉。的方法來冶煉。2Al2O3=4Al+3O22NaCl=2

8、Na+Cl2電解電解電解電解 4、濕法冶金：、濕法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 5、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拓展知識面：拓展知識面： 為了防銹又在合金中加入鉻和鎳，這種鋼稱為不銹為了防銹又在合金中加入鉻和鎳，這種鋼稱為不銹鋼。不銹鋼通常是指含鉻量在鋼。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。結構緊密，不易氧不銹鋼外觀呈微灰色或銀白色。結構緊密，不易氧化生成氧化鐵，故有不銹之稱。不銹鋼是能抵抗酸、化生成氧化鐵，故有不銹之稱。不銹鋼是能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱

9、?？偨Y總結Fe + CuSO4 Cu + FeSO4H2 + CuO Cu + H2O C + 2 CuO 2Cu + CO2CO + CuO Cu + CO2Zn + FeSO4 Fe + ZnSO42Al + Fe2O3 2Fe + Al2O3高溫3CO + Fe2O3 2Fe +3CO23H2 + Fe2O3 2Fe + 3H2O多多少少游離態(tài)（隕鐵）游離態(tài)（隕鐵）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（1）濕法煉銅）濕法煉銅 (2)火燒孔雀石火燒孔雀石（3）高溫冶煉黃銅礦）高溫冶煉黃銅礦（4）電解精煉）電解精煉 磁鐵礦（磁鐵礦（Fe304）赤鐵