从自然界中提取铁和铜
2017-2018学年高中化学三维设计江苏专版必修一讲义：专题3 第二单元 第一课时 从自然界获取铁和铜
铁、铜的冶炼1．铁、铜的存在铁、铜在自然界中主要以化合态的形式存在。
(1)铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe 3O 4)、赤铁矿(主要成分为Fe 2O 3)等。
(2)铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS 2)、孔雀石[主要成分为CuCO 3·Cu(OH)2]等。
2．铁、铜的早期获取人们最早利用的单质铁和单质铜均直接来自于自然界。
所不同的是铁单质只存在于从天而降的陨铁中，所以古代人称铁为“天石”，而铜则来自于地球上自然存在的少量单质铜。
3．铁的冶炼 (1)设备：炼铁高炉。
(2)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
(3)主要反应①还原剂的生成。
a.生成CO 2：C ＋O 2高温,CO 2， b 生成CO ：CO 2＋C 高温,2CO 。
②铁的生成：Fe 2O 3＋3CO 高温,2Fe ＋3CO 2。
③炉渣的形成：a.CaCO 3高温,CaO ＋CO 2， b ．CaO ＋SiO 2高温,CaSiO 3。
[特别提醒]使用炼铁高炉得到的是含碳2%～4.5%的生铁，生铁经过进一步冶炼，包括降碳，调硅锰，除硫、磷，得到含碳量0.03%～2%的钢。
4．炼铜(1)工业炼铜：工业上采用高温冶炼黄铜矿(主要成分为CuFeS 2)的方法得到铜。
黄铜矿――→还原剂高温冰铜―→粗铜(含Ag 、Au 、Fe 、Zn 等杂质)――→电解精炼精铜 (2)生物炼铜(矿堆浸铜法)①原理：CuS ――→细菌O2CuSO 4――→FeCu 。
②特点：成本低、污染小、反应条件简单等。
1．高炉炼铁的生产中，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2．回答下列关于高炉炼铁的问题：(1)炼铁的原料有______________________________________________________。
从自然界获取铁和铜
从自然界获取铁和铜一、铁1、铁元素在自然界中的存在状态①游离态：主要存在于__________________②化合态：主要矿物有___________、___________、_____________等。
2、铁的冶炼①设备______________。
②原料______________、______________、______________、______________。
③原理_______________________、________________________、____________________。
④炉渣的形成_________________________、_______________________________。
二、铜1、铜元素在自然界中的存在状态（1）游离态_____________（2）化合态：黄铜矿_______________孔雀石______________ 2、铜的冶炼：（1）高温冶炼黄铜矿（2）生物炼铜巩固练习1．我国是世界文明古国，有些化学工艺发明较早。
我国掌握冶铁技术的历史时期是（）A．春秋初年B．商代C．唐代D．战国晚期2.下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的为（）A、加热氢氧化铝B、加热碳酸钙C、电解熔融氯化镁D、电解饱和食盐水3.高炉炼铁中石灰石的作用（）A.除S、P 等杂质 B、催化剂 C、除二氧化硅 D、脱氧4．下列情况中，能通过置换反应得到铁的是（）A、铜与氯化亚铁溶液常温下混合；B、一氧化碳通过灼热的三氧化二铁；C、氢气通入硫酸亚铁溶液；D、铝和四氧化三铁混合加热到高温；5．已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，你认为下列事件发生在铁器时代之前的是（）①金属铝的冶炼②青铜器时代③金银的使用④戴维发现金属钠⑤15世纪中国使用锌铸币A．②③⑤B．②③C．①②③D．①④⑤铁、铜及其化合物的应用一、铁及其化合物1、铁（1）物理性质纯铁是一种_________色金属，密度________，硬度_________，熔沸点________，有较好的_________、_________、__________，能被磁铁吸引。
从自然界中获取铁、铜
点燃
CO2 + C = 2CO CaO + SiO2 = CaSiO3
高温
高温
还原剂生成反应
造渣反应
生铁
铁碳合金， 含碳2 % ~4.5%
除碳
钢
铁碳合金， 含碳0.03 % ~2%
2、铜 黄铜矿 CuFeS2
方法一：高温冶炼黄铜矿
高温
2CuFeS2 + O2 = Cu2S + 2FeS + SO2↑
铁的物理性质 一、铁、铜的物理性质
铁 银白色金属光泽，铁 粉为黑色 可被磁铁吸引 具有良好的导热性、 导电性、延展性 铜 紫红色金属光泽 具有良好的导热性、 导电性、延展性
二、铁、铜单质的化学性质
铁 盐酸（稀硫酸） 醋酸 铜 盐酸、稀硫酸、醋酸 不反应
某些盐（硫酸铜）
细菌பைடு நூலகம்
Fe
Cu
四、不同金属冶炼方法的选择
Na+KCl=K↑+NaCl
电解氯化物
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
电解法 Al2O3 热还原法 热分解 富集法
（C、CO、H2、
活泼金属）
铁、铜及其化合物的应用
铁的应用 回忆铁、铜的应用， 试说两者的物理性质
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
提供还原剂提 供热量 CO2+C=2CO C+O2=CO2 放热
生铁 （含碳2%-4.5%）
小结：1、设备 2、原料 3、原理
：炼铁高炉 ：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等 ：3CO + Fe2O3 ══ 2Fe + 3CO2
高中化学必修一 专题三 第二单元 铁铜的获取及应用
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一、铁和铜在自然界中的存在铁和铜在自然界主要以 化合态 的形式存在。
常见的铁矿 磁铁矿 (主要成分为Fe 3O 4)、 赤铁矿 (主要成分为Fe 2O 3)等；常见的铜矿有 黄铜矿 (主要成分为CuFeS 2)、 孔雀石 [主要成分为CuCO 3·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 炼铁高炉。
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：C ＋O 2 CO 2 ； CO 2＋C 2CO ； Fe 2O 3＋3CO 2Fe ＋3CO 2 。
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：CaCO 3 CaO ＋CO 2↑ ；CaO ＋SiO 2 CaSiO 3 。
炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，分离可得铁水。
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 99.5%～99.7% 。
含有 Ag 、=====点燃 =====高温 =====高温 =====高温 工业炼铁中碳的作用是什么？ 作用主要有：①与氧气经过一系列反应提供还原剂； ②反应放热维持高温。
Au 、Fe 、Zn 等杂质。
2．粗铜的精炼电解精炼铜的原理是让 粗铜 作阳极，失电子变为Cu2＋，在阴极上用 纯铜 作阴极即可得 精铜 。
电解精炼得到的铜，其含量高达 99.95%～99.98% 。
从自然界获取铁和铜
矿物
明确存在形式
Fe2O3 Fe3O4 FeS2等化合态
掌握提炼原理
热还原法
优化冶炼工艺
高炉炼铁
铁 铜
学习任务二 ： 迁移运用，初探如何从自然界获取铁单质
问题1：你能预测铁在自然界中的存在形式吗？
问题2：如何将铁由化合态转化为游离态？
问题3：铁的冶炼工艺是怎样的？
学习任务一 ： 分析炼铜原理 认识炼铜工艺
3800年前 西汉时期
火法炼铜：火烧孔雀石，得CuO，还原得Cu。 湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
硫杆菌
几百年前 现代工业
生物炼铜： 硫化铜
硫化矿
高温
硫酸铜 精铜
铜
粗铜
电解精炼
99.5~99.7%
99.95~99.98%
问题3：对于金属的冶炼有什么启发？（需要解决哪些问题）
天然铜
斑铜矿(Cu5FeS4) 蓝铜矿[Cu3(CO3)2(OH)2 ]
铁在自然界中的存在形式
较活泼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5％ 左右，仅次于铝 化合态
游离态
陨 铁
交流与讨论
生成铁的化学方程式 （以氧化铁为原料） 高温 3C+2Fe2O3 == 4Fe+3CO2 高温 3H2+Fe2O3 == 2Fe+3H2O 高温 3CO+Fe2O3 == 2Fe+3CO2 高温 2Al+Fe2O3 == Al2O3+2Fe
第二单元 铁铜的获取及应用
从自然界获取铁和铜
从自然界获取铁和铜从自然界获取铁和铜第一课时从自然界获取铁和铜（1）了解自然界中铁、铜的存在形式，掌握高炉炼铁的化学原理，简单了解湿法炼铜的过程。
（2）通过介绍我国悠久的铜、铁冶炼史，对学生进行爱国主义教育，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
（3）通过介绍铁和铜的使用情况，使学生认识到化学与生活的紧密联系，培养学生的社会责任感。
二、学习重点与难点重点：工业炼铁的原料、原理、设备、工艺流程与产物除金等少量的金属在自然界存在单质外，大多数金属以化合物的形式存在于大自然。
铁和铜主要以矿物的形式广泛存在于地壳中。
铁矿主要有_______________________________________，铜矿主要有________________________________________。
铁元素在地壳中的含量为4.65%，我国有丰富的铁矿资源，但品位不高。
在矿物中，金属元素的化合价呈正化合价，所谓金属的冶炼就是把金属从它们的化合物中____________(填“氧化”或“还原”出来) 。
完成课本P.72“交流与讨论”。
1．从矿石中提炼金属的一般步骤：①选矿（矿石的富集、除杂质，提高有用成分含量）；②冶炼；③精炼提纯。
2．冶炼金属常用方法(1)加热法——加热金属的氧化物和硫化物，使其分解出金属，例如Ag 2O＋O 2，适用于冶炼稳定金属。
(2)还原剂法——用还原剂把金属从化合物种还原出来。
常见的还原剂有H 2、CO 、C 、Al 等。
例如：Fe 2O 3＋CO ——_________________________________________，WO 3＋H 2——___________________________________________，Cr 2O 3＋2Al ——__________________________________________。
(3)电解法——用电流使金属还原，适用于冶炼活动金属。
【课堂设计】14-15苏教化学必修1课件：3.2.1 从自然界中获取铁和铜
2．(1)为何不直接用焦炭还原铁的氧化物？ (2)在铁的冶炼过程中，焦炭的作用是什么？ 提示： (1)工业炼铁不用焦炭直接还原铁的氧化物的原因是焦炭 为固体，与铁矿石的接触面积很有限，很难充分发生反应，而 CO 是气体，与铁矿石的接触面积大，提高了反应速率。 (2)①为反应提供热量；②提供反应所需的还原剂(CO)。
下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的是( A．加热Al2O3 B．加热CaCO3 C．电解熔融NaCl D．氯化钠与铝粉高温共热
)
解析：制铝不能通过加热，只能通过电解Al2O3；加热CaCO3 电解 只能生成CaO；电解熔融NaCl：2NaCl(熔融)== === 2Na＋Cl2↑；NaCl与铝粉高温共热不反应。 答案：C
3．热分解法 用于冶炼金属活动性顺序中位于氢后面的不活泼金属， △ 如2HgO== === 2Hg＋O2↑ △ 2Ag2O== === 4Ag＋O2↑
冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法 氢气，或一氧化碳)法 ③活泼金属置换法
②水煤气(或
④电解法；四种
方法在工业上均有应用。 (1)请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表中空格： 火烧孔雀 湿法 铝热法 从光卤石 石炼铜 炼铜 炼铬 中炼镁
(2)请再举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程 式表示)： ①_______________、 ②_________________、 ③_________________、 ④_________________。 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 换较不活泼金属，故选③；光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔 通电 融)== ===Mg＋Cl2↑故选④。
从自然界获取铁和铜
天然铜
铁是自然界里分布最广的金属
元素之一，在地壳中的含量仅
次于铝，游离态的铁只能从陨
陨铁
石中得到。
交流与讨论
+还原剂 化合态铁、铜
游离态铁、铜
常用的还原剂：CO、H2、焦炭、Al、Zn等。
根据已学过的知识，尽可能多的写出上述转化的化学 方程式，填在课本P72表3-3中。
交流与讨论
生成铁的化学方程式
生成铜的化学方程式
高温
3H2 + Fe2O3 == 2Fe + 3H2O
高温
3CO + Fe2O3 == 2Fe + 3CO2 高温
2Al+ Fe2O3 == 2Fe + Al2O3
Δ
H2 + CuO == Cu + H2O
Δ
CO + CuO == Cu + CO2
Δ
C + 2CuO ==2Cu + CO2↑
Zn + FeSO4 ==Fe + ZnSO4 Fe+ CuSO4 ==Cu + FeSO4
交流与讨论
阅读P72，了解炼铁原理，并完成“交 流与讨论”。
高炉结构图
进料口
铁水
1、一氧化碳是怎样形成的？
废气
点燃
C+
O2
===
高温
CO2
C + CO2 === 2CO
2、铁被还原的化学方程式？
高温
空 气
2.湿法炼铜：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
四、金属冶炼的常用方法
化合态 得电子，被还原 游离态
【师说】2021-2022学年高一苏教版化学必修一练习：3.2铁、铜的获取及应用 Word版含答案
3.2 课时作业踩点训练学问点1从自然界中猎取铁和铜1．高炉炼铁生产中，下列说法正确的是()A．焦炭是主要还原剂B．接受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【答案】 D2．被视为现代湿法冶金先驱的反应是()A．铁与硫酸铜溶液反应B．高温下用一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来C．氢气还原热的氧化铜得到铜D．高温下木炭还原氧化铜得到铜【答案】 A3．由中国社会科学院考古争辩所、成都文物考古争辩所、成都金沙遗址博物馆共同举办的《殷墟宝藏展览》展出了“司母辛鼎”，它是中国出土的其次大鼎。
至今为止出土的国宝级青铜器中有些看上去仍旧熠熠生辉。
下列对其缘由的分析中最可能的是()A．它们的表面电镀上了一层耐磨的黄金B．环境污染日趋严峻，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去C．铜属于金属活动性较弱的金属，因此不被氧化D．它们是由含有肯定比例金、银、锡、锌的铜合金制成的【解析】古代没有电镀技术，有些国家级青铜器至今看上去仍旧熠熠生辉，其材料应是抗腐蚀性强的铜合金。
【答案】 D4．某磁铁矿石200 t，经分析其中含有铁元素86.9 t。
则磁铁矿中Fe3O4的质量分数为()A．50% B．60%C．65% D．70%【解析】依据铁元素86.9 t可计算其含有Fe3O4 120.0 t，则磁铁矿中Fe3O4的质量分数为60%。
【答案】 B5．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，其中的一些被保藏爱好者珍藏着，在一位保藏家的家中，陈设了很多金属货币。
(1)其中有些货币表面是黑色，且有少量的绿色锈状物，则这确定是________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______________________________________________________ __________________________________。
从自然界获取铁和铜
当堂练习
5．西汉时期发现、宋朝初期应用于生产的湿 法冶金术的反应原理是 （ C） A．CuO+H2 Cu+H2O B．CuO+CO Cu+CO2 C．Fe+CuSO4= FeSO4+Cu D．2Cu2O+Cu2S 6Cu+SO2 6．在含有Cu(NO3)2 、Mg(NO3)2 和AgNO3的 溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是（ ） C A.Mg B. Cu C. Ag D. H2
第二单元 铁、铜的获取 及应用
楚州中学高一化学备课组
1．了解了解自然界中铁、铜的存 在及常见的冶炼方法。 2 ．掌握高炉炼铁、湿法炼铜的 化学原理。 3 ．体会铁、铜的冶炼对人类文 明的重要影响。
铁元素在地壳中含量仅次于铝，约占地壳总量的4.75 %
镁 钾 钠 0.76% 0% 1.2 2. 2.00% 钙 2.74%47% 3.45%
高温
②还原铁矿石：Fe2O3+3CO ＝ 2Fe+3CO2
③造渣（除脉石）：
CaCO3 ＝CO2+CaO 高温 CaO+SiO2 ＝ CaSiO3 （熔剂：石灰石）
高温
▽ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
点燃
问题1：原料中焦炭和石灰石的作用是什么？ 焦炭的作用是作燃料提供大量的热 和形成炼铁的还原剂。石灰石的作 用是做熔剂，用来除去难熔化的脉 石 （SiO2）。
问题2：炼铁中得到的铁是纯铁吗?
石灰石在高温下会分解成氧化钙和 二氧化碳。氧化钙能与二氧化硅结合， 生成熔点比较低的硅酸钙。硅酸钙的密 度较铁小，在高炉的下部成为炉渣，漂 浮在铁水的上面而与铁水分开。
生铁和钢的比较
铁的合金 含碳的质 量分数 杂质 生铁
《从自然界中获取铁和铜》
课堂练习
5.根据下图所示实验室用一氧化碳还原氧化铁的实 验装置，回答以下问题： ①反应过程中发生的现象是 ； ②塑料袋的 作用是 。 Fe2O3
COLeabharlann 石灰水不同金属冶炼方法的选择
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式
2Al+Fe2O3 3H2+Fe2O3 3CO+Fe2O3 Al2O3+2Fe 2Fe+3H2O 2Fe+3CO2 H2+CuO CO+CuO Cu+H2O Cu+CO2
Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4 2Al+3CuO Al2O3+3Cu
Mg+FeSO4 =Fe+MgSO4
现代炼铁
炼铁： 铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）原料： 铁矿石，焦炭，石灰石，空气 （2）基本反应原理： 3CO+ Fe2O3
高温
2Fe+3CO2
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂 （主要是CO)从铁矿石中还原出铁。 （3）设备： 高炉 （4）炼铁的主要反应过程：
宝钢高炉
高炉结构图
C
古代炼铁
我国在西汉初时已经懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁， 领先欧洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁，而 欧洲最早直到500年后，才掌握这一技术。
现代炼铁 铁的冶炼 工业炼铁过程: 思考下列问题: ⑴ CO是怎样形成的? ⑵ 铁矿石是如何被还原的? ⑶ 石灰石的作用是什么? (视频展示)
电解
精铜
从自然界获取铁和铜
工业上是如何冶炼生铁的 原理（方程式）： 在高温下，用还原剂 (主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 原料： 铁矿石、焦炭、石灰石和空气
设备： 高炉
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
阅读与归纳
阅读课本P73 归纳：工业炼铜的主要方法：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
归纳与总结
金属冶炼的一般方法
1、热分解法：2Ag2O 4Ag+O2↑ 2、热还原法： （使用H2 、CO或“用活泼金属”还原） CuO+H2 Cu+H2O CuO+CO Cu+CO2 2Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3 3、电解方法: 2Al2O3 4Al+3O2↑ MgCl2 Mg+Cl2↑ 4、湿法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 5、生物冶金：含硫的铜矿→炼铜
铁陨石
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
交流、讨论
1、如何将铁、铜从“化合态” 转化为“游离态”？根据已学过的 知识，你能写出多少种上述转化的 化学方程式。
生成铜的反应
交流、讨论
2、上述反应中，在工业上实际 应用的有哪几种？
商代的铁刃铜钺（yuè） （北京平谷县刘家河商墓中出土） 铁刃铜钺残长8.4cm，直 内上有一穿孔。钺身一面 扁平，一面微凸。刃部为 陨铁锻制，先将陨铁锻造 成2mm左右的薄刃，再将 薄刃与青铜浇铸成一体， 尤为珍异。
高一化学 铁、铜的获取及性质必修1
高一化学必修1 铁、铜的获取及性质课时1 从自然界获取铁和铜【学海导航】1．了解铁、铜在自然界的主要存在形式和铁、铜的冶炼方法2．了解铁、铜的物理性质，掌握铁、铜的化学性质【主干知识】1．铁、铜的存在：铁、铜在自然界中主要以的形式存在。
常见的有磁铁矿、赤铁矿，常见的铜铁矿有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石等。
2．铁的冶炼：工业上铁的冶炼是在中进行的。
原料有、、和等。
在冶炼过程中，铁元素被还原，还原剂是，产生还原剂的化学方程式、。
由于矿石中有杂质，需除去，所加造渣剂为，反应方程式为。
用这种方法炼出的铁是含碳2%～4.5%的，将生铁进一步冶炼，就可以得到用途广泛的钢。
3．铜的冶炼：工业上用高温冶炼黄铜矿得到铜。
次冶炼得到的铜，其含量达到99.5%～99.7%。
通过法精炼铜，同等含量可以达到99.95%～99.98%。
4．铁、铜的物理性质：铁是色金属，可以被磁铁吸引。
而铜是色金属。
铁和铜都有良好的性和性。
铁和铜的密度，熔沸点。
5．铁、铜的化学性质：〖教材P72交流与讨论〗在以前的学习中，我们已经了解了铁、铜与其他物质发生的一些反应，请你写出相关的化学方程式或离子方程式，并指出反应中的氧化剂和还原剂1.与非金属单质的反应（如与O2、Cl2、S等反应）2.与酸的反应3．与盐溶液的反应Fe+CuSO4_______Cu+AgNO3_______〖结论〗：铁和铜在一定条件下可以与某些非金属、酸和盐溶液发生反应。
铁、铜在反应过程中充当剂。
铜在反应过程中一般转化为价的铜的化合物。
铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜等溶液）生成的铁的化合物，而与氧化性较强的氧化性（如氯气等）反应转化为的铁的化合物。
【精彩例题】例1．下列物质中，不能由Fe跟非金属单质直接化合而成的是（）A Fe3O4B CuSC FeCl3D FeCl22. 常温下，不能用铁制容器存放的物质是（）A 浓H2SO4B 浓氨水C CuSO4溶液D KOH溶液3，下列关于铁的叙述中错误的是（）A 纯净的铁是光亮的银白色金属B 铁能被磁体吸引C 铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态D 常温下，铁与浓HNO3不反应【巩固练习】一．选择题（每题有1个答案）1．下列物质混合时，铁能溶解但无气体产生的是()A.铁粉与盐酸B.铁屑与稀硫酸C.铁粉与硫酸铜溶液D.铁钉浸入水中2．在含有Cu（NO3）2、Mg（NO3）2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是（）A.MgB. CuC. AgD. H23．CuS和Cu2S都能溶于硝酸，它们高温灼烧的产物相同，以下鉴别CuS和Cu2S两种黑色粉末的方法合理的是（）A .将两种样品分别溶于硝酸，区别反应快慢B.将两种样品分别溶于硝酸，区别溶液的颜色C.取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的质量D.取两种同质量的样品分别在高温灼烧，区别残留固体的颜色4．现有2 mol/L的盐酸和硫酸溶液各100 mL，分别加入等质量的铁粉，反应结束时，所生成的气体质量比为2∶3，则往酸中加入的铁粉的质量为（）A．8.4 g B．5.6 g C．2.8 g D．16.8 g5．由FeSO4和Fe2(SO4)3组成的混合物中，含硫为a％，则所含铁的质量百分含量为( )A.3a％B.(100-2a)％C. 20％D. 1-3a％6．在Fe、Fe2+、Fe3+三种粒子中，具有相同的( )A. 质子数B. 最外层电子数C. 核外电子数D. 电荷数7．在化学反应：3Fe＋4H2O Fe3O4＋3H2↑中，H2O作()A.还原剂B.氧化剂C.催化剂D.溶剂8．质量相同的下列金属, 分别跟足量盐酸完全反应产生氢气体积最多的是（）A．钠B．铝C．镁D．锌9．下列物质中，不属于合金的是（）A.硬铝B.黄铜C.钢铁D.水银10．下列铁的化合物中，铁的质量分数最高的是()A. FeS2B. FeOC. Fe2O3D. Fe3O4二．填空题11．Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。
苏教版高一化学必修1_《从自然界中获取铁和铜》名师教案
《从自然界中获取铁铜》教学设计一、教学设计思路本课的设计打破了以往元素化合物知识学习中的“结构—性质—制备—用途”的传统模式，而是从人们熟悉的这些元素及其化合物在生产生活中的应用实例着手，引发学生对“它们在自然界如何存在？”“人类如何获取这些物质？”的思考，进而产生探究的欲望，通过学生自主查找资料，合作、讨论、探究得出一定的结论，在不断提出问题、解决问题的过程中将探索引向深入。
同时不断在内容中穿插学科德育的理念，感受先人及现代人的智慧，激发学生无尽的学习欲望！这样编排有利于使学生在更广阔的视野下，认识在生产生活中有广泛应用的元素及其化合物的相关知识，从而了解化学在资源利用和保护中所起的作用，认识到化学学科与人类生活的紧密联系，培养学生运用化学知识解决与化学相关的社会问题的能力。
二、学习任务分析本节课选自苏教版化学必修1专题3第二单元第一课时，教材主要介绍了铁、铜在自然界的主要存在形式，以及高炉炼铁的原理、设备、原料、反应过程与产物，最后简单介绍了几种工业炼铜的方法。
本节课编排在铝的学习之后，是对金属元素学习的延伸，并且继铝土矿中铝的提取之后，从铁、铜的存在和提取着手，介绍了它们的冶炼方法，能加深学习者对本专题的“从矿物到基础材料”的理解，通过对这些元素的制备、性质等的探究，学生能进一步体验化学研究方法和途径，同时也在巩固铁、铜相关的性质和化学反应的基础上获得新的知识建构。
其中铜的冶炼方法中初步涉及铜的冶炼方法，这为必修2中粗铜精炼的学习打下基础。
教学重点：高炉炼铁的原理和过程。
教学难点：对高炉炼铁流程的探究。
三、学习者分析学习者在初中已经学习过金属活动性顺序表，能判断铁、铜元素的活泼性，并且已经有了一定的铁、铜化合物如何转化为单质铁、铜的知识，在前一专题的学习中，学生刚接触了氧化还原反应的内容，能判断要从化合态的铁、铜转化为游离态需要还原剂来还原，这些都有利于本节课自主探究学习的展开。
但是学习者是高一新生，对知识的迁移、运用能力相对较弱，将已有知识框架与新知识结合起来的能力还不足。
从自然界获取铁和铜分解
3.关于铁、铜的冶炼,下列各说法正确的是 A.高炉炼铁最后得到的固体是单质铁 B.冶炼铁的过程中,空气通的越多越好 C.加石灰石的目的主要是除去二氧化硅
(
)
D.高温煅烧黄铜矿(含少量Ag、Au等)得到的粗铜中的杂质可
以通过用盐酸溶解的办法除掉
【解析】选C。高炉炼铁得到的是含碳2%～4.5%的生铁,A错 误;冶炼铁的过程中,空气通的越多,带走的热量也会变多,因 此,并不是空气越多越好,B错误;高温煅烧黄铜矿得到的粗铜 中含有Ag、Au等,Ag、Au不能通过盐酸溶解的办法除掉。
C+O2====CO2 C+CO2====2CO
高温
点燃
Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2
CaCO3====CO2↑+CaO CaO+SiO2====CaSiO3
高温
高温
高温
2.铜的冶炼
(1)工业炼铜的流程:
(2)生物炼铜(矿堆浸铜法): Fe 细菌 CuSO 4 ①原理:CuS _____ Cu O2 ②特点:成本低、污染小、反应条件简单、含量(品位)很低 的矿石也可以被利用等。 Cu2++Fe====Cu+Fe2+。 (3)湿法炼铜:离子方程式:_________________
4.(2013·南宁高一检测)下列说法正确的是
A.高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭 B.可采用电解NaCl溶液的方法冶炼金属钠 C.我国最先应用的金属是铜 D.用于电气工业的铜是由黄铜矿冶炼得到的
(
)
【解析】选C。高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是CO,A错 误;电解NaCl溶液得不到金属钠,金属钠应该用电解熔融NaCl
【解析】选A、D。反应中化合价发生改变的元素是铜由 +2价 变成+1价,氧由0价变成-2价,一个硫离子由-2价变成+4价,因
高一化学：从自然界获取铁和铜(教学设计)
从自然界获取铁和铜教学设计一、学习目标（1）了解自然界中铁、铜的存在形式，掌握高炉炼铁的化学原理，简单了解湿法炼铜的过程。
（2）通过介绍我国悠久的铜、铁冶炼史，对学生进行爱国主义教育，体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。
（3）通过介绍铁和铜的使用情况，使学生认识到化学与生活的紧密联系，培养学生的社会责任感。
二、教学重点与难点重点：工业炼铁的原料、原理、设备、工艺流程与产物三、设计思路从学生熟悉的铜、铁及其化合物在生产、生活中的应用事例着手，引发学生对“它们在自然界如何存在，人类如何获取这些物质”的思考，通过图片、视频等媒体帮助学生掌握铁和铜的冶炼的内容，同时让学生感受化学为生活服务的意识。
四．教学过程【创设情境】多媒体演示漂亮的流星雨。
（ppt2）【讲述】流星雨落下的有的是陨石，有的是陨铁。
【展示】新疆大陨铁(ppt3)【讲述】古代的人们就用陨铁制作工具，如种植时所用的铁锹、镰刀、斧头等，这就是人类最早利用的铁。
人类最早利用的铜，是来自于地球上自然存在的少量单质铜。
但是，陨石是稀有之物，比黄金和钻石还稀有。
单质铜也很稀少，是绝对满足不了人类对铁和铜的巨大需求的。
所以，简易的冶炼的方法也就慢慢地应运而生了。
我们先来看下自然界中存在的铁和铜的矿石。
【创设情景】展示自然界存在的各种铁、铜矿石的实物。
（ppt4、5）【提问】它们在自然界如何存在？【板书】一.铁、铜存在形式（ppt6）主要以化合态形式存在于自然界。
【设疑1】为什么地球上只存在少量单质铜，而铁单质只存在于陨铁中?【设问】铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属，它们在日常生活中的应用十分广泛，请同学举例常见的铁制品和铜制品有那些？铁和铜的用途有那些？【设疑2】1．你们知道如何将铁从化合态转化为游离态吗？(ppt7)2．选用哪些还原剂？【学生活动】: 通过教材了解炼铜、炼铁的方法和工艺。
通过收集到的资料,小组交流讨论更多其他的炼铜、炼铁的方法。
从自然界获取铁和铜
陨铁
天然铜
1、铁元素、铜元素在自然界中的存在
赤铁矿(Fe2O3)
常 见 的 铁 矿 石
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿(Fe2O3· nH2O )
黄铁矿(FeS2 )
1、铁元素、铜元素在自然界中的存在
黄铜矿（CuFeS2）
常 见 的 铜 矿 石
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
毛赤铜矿(Cu2O )
蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2 )
（6）炼铁和环保节能
高炉煤气： CO、CO2、N2
3、工业上是如何炼铁
铁合金的性质 生铁 含碳2%~4.3% 硅锰(较多) 硫磷(较多) 可铸不可锻 硬而脆 和 钢 含碳0.03%~2% 硅锰(适量) 硫磷(较少) 可铸,可锻,可压延 硬而韧,有弹性
讨论与交流 根据工业炼铁的原理 实验室如何设计实验模拟一氧化碳还原氧化铁?
2．铜的性质 (1)物理性质： 紫红 色固体，具有良好的 导电 性、
导热 性和 延展 性。
(2)化学性质 ①与非金属单质的反应 与氯气、氧气反应的化学方程式分别为： 点燃 Cu＋Cl2=====CuCl2 ， △ 2Cu＋O2=====2CuO 。
②与盐溶液的反应 与 AgNO3、FeCl3 溶液反应，化学反应方程式为： 2AgNO3＋Cu===2Ag＋Cu(NO3)2 ，
从自然界中获取铁和铜
1、铁元素、铜元素在自然界中的存在
2、如何把铁铜从化合态转化为游离态 3、工业上是如何制取铁、铜单质的
4、铁、铜单质的性质
1、铁元素、铜元素在自然界中的存在 主要以化合态形式存在于自然界。
铁是一种活泼的金属，因此，除了天外坠 至地球的陨铁(游离态的铁)外，自然界里的铁 是以化合态的形式存在的。 铜的化学性质比铁稳定，在自然界中主要 以化合态存在，也有少量单质铜。
从自然界获取铁和铜
高温
2Al＋Fe2O3
黄铜矿（CuFeS2） 孔雀石（CuCO3•Cu(OH)2） Δ H2 + CuO ══ Cu + H2O Δ CO + CuO ══ Cu + CO2 Δ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2↑ Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4 高温冶炼黄铜矿 高温冶炼得到含铜99.5~99.7%
三、铜的冶炼
1、湿法炼铜： Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 氧化剂: CuSO） 高温冶炼
氧化还原反应 还原剂: Fe
粗铜 电解 精炼 精铜
3 、生物炼铜（课本P73 资料卡）
（吃岩石的细菌） （Fe） 硫化铜（CuS） CuSO4 Cu
小结
铁（ Fe） 铜（ Cu）
A.焦炭 C.二氧化碳 B.氢气 D.一氧化碳
5.已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在 着某种必然的联系，你认为下列事件发生在铁器 时代之前的是（ B ）
①金属铝的冶炼 ②青铜器时代 ③金银的使用
④戴维发现金属钠 ⑤15世纪中国使用锌铸币
A．②③⑤
C．①②③
B．②③
D．①④⑤
高温 高温 点燃
二、现代工业炼铁
4、造渣： CaCO3
高温
CaO＋CO2↑
高温
SiO2＋CaO
CaSiO3（炉渣的主要成分）
石灰石作熔剂除掉SiO2 5、废气成分：N2、CO、CO2等 6、产品： 生铁（含碳2% — 4.5%） 将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛 的钢（含碳量在 0.03 % — 2 % ）
含量 存在 形式 主要 矿石
化合态转化 为游离态
从自然界获取铁和铜
多元材料时代
铁器时代
二、铁铜的存在
在自然界中主要以化合态形式存在于各种矿石中
陨石 陨铁 天石
主要成分：单质铁
常见的铁矿石
赤铁矿(Fe2O3)
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿(Fe2O3· nH2O )
黄铁矿(FeS2 )
天 然 铜
主要成分：单质铜
常见的铜矿石
黄铜矿(CuFeS2 )
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 ) CuCO3●Cu(OH)2
铜
铁和铜的密度较大，熔沸点较高
金属冶炼的一般原理
交流与讨论：阅读下图
约200年前 约6000年前 约6000年前
K
Na Mg Al Zn
Fe
Sn
Pb
(H)
Cu Hg Ag Au
约2500年前 （1）你认为金属开发、利用的的时间先后与其活动性活动性 存在怎样的联系？ （2）结合你学过的知识，选择几种金属，指出它们的冶炼方法， 并写出有关化学方程式。通过比较你是否发现一些规律？
2.生物炼铜：硫化铜矿石
O2
细菌
硫酸铜
3.湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
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，是 湿法冶金的先驱。
2.在高温下可还原氧化铁的化合物是( D ) A.焦炭 B.氢气 C.二氧化碳 D.一氧化碳 3.下列情况中，能通过置换反应得到铁的是（ D ） A.铜与氯化亚铁溶液常温下混合 B.一氧化碳通过灼热的三氧化二铁 C.氢气通入硫酸亚铁溶液 D.铝和四氧化三铁混合加热到高温
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3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
Fe+CuCl2 Cu+FeCl2
Zn ＋ FeSO 4 = Fe ＋ ZnSO 4 2Al+3CuO Al2O3+3Cu
古代炼铁
里边堆上柴火，上面放上铁矿石，炼出的铁水顺炉内通道 汇聚于炉底，再从一小口流出，便可以作为生铁使用了。
炼铁和炼铜
二.铁的冶炼
11、．原炼料：铁铁的矿原石料，焦有炭哪，些石灰？石，空气 22、.基设本反备应是原什理么：3？CO+ Fe2O3 高温 2Fe+3CO2 3．还原剂是什么？是如何生成的？
③造渣（除脉石）： CaCO3 高==温 CO2+CaO CaO+SiO2 高==温CaSiO3 （熔剂：石灰石）
5、炼铁产品：生铁（含碳2% ~ 4%） 高炉煤气（N2、CO、CO2）
拓展知识：
生铁与钢
铁合金
生铁
钢
含碳量
2%--4.5%（多） 0.03%--2%（少）
机械性能 质硬而脆,无韧性 坚硬、韧性大、塑性好
湿法冶金的先驱。
? ?
为什么地球上只存在少 量单质铜，而铁单质只 存在于陨石中?
?
分组讨论
应加入还原剂，使其从 化合物被还原成单质。
如何将铁、铜从化合态转化为游离态？
生成铁的化学方程式 生成铜的化学方程式
2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
H2+CuO Cu+H2O
3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O
CO+CuO Cu+CO2
金属冶炼 钠、镁、铝——电解法 铁、铜——高温还原法
金——物理方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag
电解法
热还原法 热分解法
LOGO
巩固练习
1.铁和铜在自然界中主要以_化__合__物__的形式存 在.工业上铁的冶炼是在_炼__铁__高__炉__中进行的， 原料有_铁___矿___石、_焦__炭_、_空__气_、_石__灰__石__等。冶 炼的过程 将氧化铁还___原__为__单质铁的方程式 为:__F_e_2_O__3_+__3_C__O_____2_F__e_+_3__C__O_2__。
炼铁和炼铜
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，是
常见的铁矿石
黄铁矿(FeS2)
赤铁矿（Fe2O3）
陨铁（Fe）
磁铁矿(Fe3O4)
褐铁矿(Fe2O3·nH2O )
常见的铜矿石
黄铜矿（CuFeS2）
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
天然铜
毛赤铜矿(Cu2O )
蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2 )
炼铁和炼铜
一.铁、铜在自然界中的存在：
主要以化合态形式存在于自然界。
炼铁和炼铜
三.铜的冶炼：
1、湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu
2、高温冶炼黄铜矿：（CuFeS2）
黄铜矿
粗铜 电解 精铜
（99.5%~99.7%） （99.95%~99.98%）
3、生物炼铜：P73
金属冶炼方法 钠、镁、铝——? 铁——？ 金——？
金属冶炼的方法与什么有关？为什么？
LOGO
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂
4（．主发要生是C了O)几从个铁矿反石应中？还原出铁。 35、．设杂备质：炼如铁何高除炉 去？
炼铁和炼铜
4、炼铁的主要反应过程
①产生还原剂： C+O2== CO2 CO2+C== 2CO （空气，焦炭）
②还原铁矿石： Fe2O景象
狮子座流星划过天空
从天而降的陨石——天石
新疆铁陨石
陨石
陈列于新疆地质矿产博物馆重达30吨、 世界排行第三(按重量)的大陨铁。
第二单元 铁、铜的获取及应用 Direct Smelting Technology
从自然界获取铁和铜
© HIsmelt Corporation 2008
用途
钢的用途更广
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拓展知识：
不锈钢
为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不 锈钢。不锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金 钢。不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密， 不易氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是 能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。
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炼铁和炼铜
下图为我国纪念1996年钢铁产量超亿吨而发行的邮票
2.在高温下可还原氧化铁的化合物是 ( D )
A.焦炭
B.氢气
C.二氧化碳
D.一氧化碳
3.将20克钢铁样品置于氧气中灼烧，得到0.4 克二氧化碳，求此样品中碳的质量分数，它 是钢还是铁？
解：设钢铁样品中碳的质量为x：
C + O 2 == CO 2
12
44
x
0.4g
X=0.11g，该样品中碳的质量分数为0.11/20=0.0055， 说明该样品含碳量在0.03%~2%之间，所以它是钢。