从自然界获取铁和铜
从自然界获取铁和铜1
高温
高温
鞍钢2000立方米高炉外景图
120吨转炉炼钢时的情景
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C +O2=CO2
金属冶炼方法小结 1.电解法制活泼金属:
电解
电解
2NaCl==2Na+Cl2↑
MgCl2==Mg+Cl2↑
2Al2O3==4Al+3O2↑
电解
2.热还原法: (铝热法)
3CO+ Fe2O3====2Fe+3CO2 2Al+ Fe2O3====2Fe+Al2O3 Cr2O3+2Al====2Cr+Al2O3
高炉煤气： CO、CO2ห้องสมุดไป่ตู้N2
课堂练习： 目前我们已经学习了的金属冶炼方法有哪些？ 请总结！
古代湿法炼铜
铜盐溶液里的铜能被铁置换，古代劳动人 民从而发明了水法炼铜。它成为湿法冶金术 的先驱，在世界化学史上占有光辉的一页。 在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为 铜”，晋葛洪《抱朴子内篇· 黄白》中也有 “以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。南北 朝时更进一步认识到不仅硫酸铜，其他可溶 性铜盐也能与铁发生置换反应。 水法炼铜的原理是： CuSO4 + Fe == Cu + FeSO4
从自然界获取铁和铜
高炉炼铁的主要反应过程 ①产生还原剂： C+O2=CO2 CO2+C=2CO （热空气，焦炭） ②还原铁矿石： Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2 （铁矿石） ③造渣（除脉石）： CaCO3===CO2+CaO CaO+SiO2=CaSiO3 （熔剂：石灰石）
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
从自然界获取铁和铜
新型冶炼技术： 新型冶炼技术：
（1）高温冶炼黄铜矿（ CuFeS2） ）高温冶炼黄铜矿（ （2）生物炼铜等 ）
提高纯度
电解精炼
高温冶炼黄铜矿（ 高温冶炼黄铜矿（ CuFeS2）
主要反应过程 1.黄铜矿在氧气作用下生成硫化亚铁和硫 化亚铜 2.硫化亚铁在氧气作用下生成氧化亚铁， 并与二氧化硅反应生成矿渣 3.硫化亚铜与氧气反应生成氧化亚铜 4.硫化亚铜与氧化亚铜反应生成铜
铜（ Cu） ）
少 游离态（少量） 游离态（少量） 主要化合态 黄铜矿（ 黄铜矿（CuFeS2） 孔雀石（ 孔雀石（CuCO3•Cu(OH)2）
H2 + CuO ∆ Cu + H2O ══ ∆ CO + CuO ══ Cu + CO2 ∆ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2 Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4 （1）湿法炼铜 ） (2)火烧孔雀石 火烧孔雀石 （3）高温冶炼黄铜矿 ） （4）电解精炼 ） （5高炉中炼成生铁，生铁 进一步炼制成钢
高温冶炼得到含铜在 99.5~99.7%的铜，电解精炼 的铜， 的铜 得到纯度更高的铜
冶炼方法
金属
很 活 泼 金 属
存在形式 NaCl MgCl2 Al2O3
冶炼方法
Na Mg Al
较
泼 金 属 和 不 活 活 泼
Fe Cu
金属的冶炼
7.实验室制取少量铁粉可以采用还原法制取 7.实验室制取少量铁粉可以采用还原法制取 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： 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 CO
321从自然界获取铁和铜
§3.2.1从自然界获取铁和铜 【学习目标】1.了解铁、铜在自然界的主要存在形式。
2.能够说出高炉炼铁的化学原理。
3.了解铜的冶炼方法和原理。
了解不同金属冶炼的常用方法。
4.【学习过程】一、铁、铜在自然界中的存在 存在形式 游离态(少量) 化合态(主要形式)铁的存在 天然铁(陨铁) 磁铁矿 赤铁矿 铜的存在天然铜(少量)黄铜矿孔雀石二、铁、铜的冶炼 1.铁的冶炼：(1)原理：高温下用还原剂将___________________________。
(2)设备：炼铁高炉，如下图所示。
(3)原料：___________________和石灰石。
(4)冶炼过程。
(5)铁合金。
2.铜的冶炼： (1)高温炼铜。
①原理：高温下使黄铜矿(主要成分是CuFeS2)分解得到单质铜，再通过电解精炼，得到高纯度的铜。
②生产流程 黄铜矿 粗铜 高纯铜。
(2)生物炼铜。
①原理：利用细菌把___________________转化为_______的铜 盐，再用较活泼的金属还原。
②生产流程：如CuS _____ Cu 。
③优点：反应条件简单、成本低、污染小。
(3)湿法炼铜。
①原理：用活泼的金属(如铁)置换出铜盐中的铜。
②主要反应：离子方程式 。
高温分解电解 精练 O 2细菌Fe二、单质的物理性质 名称 共同点不同点铁具有 光泽，密度较 ，熔沸点较 ， 易导 、导 。
纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化。
铜铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体。
三、单质的化学性质铁 铜 与非金属反应 与盐酸反应与盐溶液反应【小结】①铜在反应中一般转化为 价铜的化合物。
②铁跟氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为 化合物。
③铁跟氧化性较强的氧化剂（如氯气、硝酸等）反应转化为 的化合物。
四、铁的氧化物五、铁的两种氢氧化物Fe 2O 3Fe 3O 4 颜色、 俗称 与盐酸 反应Fe （OH ）2Fe(OH)3颜色 与盐酸 反应 制备【当堂巩固】1.辨析下列说法的正误：()(1)地壳中有大量的游离态的铁。
从自然界获取铁和铜
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2 CO2+C=2CO
C+O2=CO2
（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： Fe2O3+3CO ＝ 2Fe+3CO2 （铁矿石） ③造渣（除脉石）： CaCO3 ＝CO2+CaO （熔剂：石灰石） CaO+SiO2 ＝ CaSiO3
当堂练习
6．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法； ②水煤气法（H2 或CO）；③活泼金属置换 法；④电解法。四种方法均有应用。古代有： Ⅰ火烧孔雀石炼铜；Ⅱ湿法冶金术炼铜；现 代有：Ⅲ铝热法炼铬；Ⅳ从光卤石 （KCl· MgCl2· 6H2O ）中炼镁。下列对它们 的冶炼方法的分析中，不正确的是（ B ） A．Ⅰ用① B．Ⅱ用② C．Ⅲ用③ D．Ⅳ用④
高温 高温 高温
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。石灰石在高温下分解的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。
▽
点燃
（5）炼铁产品：
①生铁 ②高炉煤气： CO、CO2、N2 ③炉渣：主要是CaSiO3
2%~4.3%
硅锰(较多) 硫磷(较多)
0.03%~2% 硅锰(适量) 硫磷(较少)
可铸不可锻
硬而脆
可铸,可锻,可压延
硬而韧,有弹性
二、铜冶炼和精制
1、高温炼铜
（火法） 热还原法
2 、湿法炼铜： 金属性强于铜的金属把铜从 溶液中置换出来 。如Zn，Fe 3、生物炼铜：含硫的铜矿（CuS）→硫酸铜→炼铜
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。
从自然界获取铁和铜
3.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 4.除去下列物质中混有的少量杂质应用怎样化 学方法，写出有关反应的离子方程式。 （1）铜粉中混有铁粉: 加入过量盐酸 、 Fe＋2H＋＝Fe 2＋＋H2↑ 。 （2）铁粉中混有铝粉: 、 2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ 。 通入Cl2 （3）FeCl2溶液中混有CuCl2 加入过量Fe 、 Cu2＋＋Fe＝Fe2＋＋Cu 。
2019/3/3 专题三 从矿物到基础材料 18
专题三 从矿物到基础材料 8
2019/3/3
4.铜的冶炼原理
生成铜的化学方程式
（ 1）
Fe CuSO4 FeSO 4 Cu
（ 2） （ 3） （ 4）
CuO H 2 Δ Cu H 2O CuOO2
古代炼铜
2019/3/3
2019/3/3 专题三 从矿物到基础材料 14
作业：
全练P47-48 6、10、16不做， 其余全做
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专题三 从矿物到基础材料
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专题三 从矿物到基础材料
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图为我国纪念1996年钢铁产量超亿吨而发行的邮票
2019/3/3 专题三 从矿物到基础材料 17
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。
从自然界获取铁和铜
第三单元 从矿物到基础材料第一课时 从自然界获取铁和铜基础巩固1．下列说法中，不正确的是( )A ．金属的冶炼，就是利用氧化还原反应原理，在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B ．冶炼金属时，必须加入一种物质作为还原剂C ．金属由化合态变为游离态，都是被还原D ．金属单质被发现和应用得越早，其活动性一般越弱2．下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )A ．MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑B ．TiCl 4＋4Na =====700～800℃Ti ＋4NaCl C ．Al 2O 3＋3H 2=====△2Al ＋3H 2O D ．Fe 3O 4＋4CO=====高温3Fe ＋4CO 23．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。
下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于()A ．金属的导电性强弱B ．金属在地壳中的含量多少C ．金属的化合价高低D ．金属的活动性强弱4．工业上，常用Mg 还原法制取金属Ti ，反应原理如下：2Mg ＋TiCl 4=====高温2MgCl 2＋Ti 。
下列说法正确的是( )①该反应属于置换反应；②该反应属于氧化还原反应；③该反应表明Mg 比Ti 活泼；④Ti 被誉为“21世纪的金属”，在航天工业上有广泛用途。
A ．只有①②B ．只有③④C ．只有①②③D ．全部5．冶炼金属常用以下几种方法：①以C 、CO 或H 2作还原剂；②利用铝热反应原理还原；③电解法；④分解法。
下列金属各采用哪种方法还原最佳(用序号填写下列空白)。
(1)Fe 、Zn 、Cu 等中等活泼金属：_________________________________________。
(2)Na 、Mg 、Al 等活泼或较活泼金属：____________________________________。
(3)Hg 、Ag 等不活泼金属：_____________________________________________。
高中化学3.2.1从自然界获取铁、铜教学案苏教版必修1
从自然界获取铁、铜教教案班级学号姓名【学习目标】1、认识自然界铁、铜的存在形式及常有的冶炼方法。
2、掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。
【课前预习】1．铁、铜的存在：铁、铜在自然界中主要以的形式存在。
常有的有磁铁矿、赤铁矿，常有的铜铁矿有黄铜矿（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，铁元素被复原，复原剂是，产生复原剂的化学方程式、。
因为矿石中有杂质需除掉，所加造渣剂为，反响方程式为。
用这类方法炼出的铁是含碳2%～ 4.5%的，将生铁进一步冶炼，就能够获取用途宽泛的钢。
3．铜的冶炼：工业上用获取铜。
次冶炼获取的铜，其含量达到99.5%～ 99.7%。
经过法精华铜，同样含量能够达到99.95%～ 99. 98%。
一﹒铁的冶炼1、冶炼方法：热复原法（在高温下，用复原剂将铁从铁矿石中复原出来）2、主要用到的原料有：铁矿石、焦碳、空气、石灰石等3、反响设施：炼铁高炉4、复原剂（ CO）的生成：C+O 2CO2（供热）CO 2＋ C2CO5、反响原理：Fe2O3+3CO2Fe+3CO获取生铁生铁的含碳量在2%～ 4.5%，一般应用在生产需要进一步降低含碳量，提升它的韧性，使得含碳量在2%以下，除脉石，炉渣的生成：CaCO3CaO+CO2↑SiO2+CaO CaSiO 3（液态）冶炼铁时加生石灰的作用是作助熔剂，用来除掉脉石中SiO2，SiO2熔点很高，在冶炼铁条件下，不可以融化，但石灰石在高温下分解出的 CaO，能跟脉石中 SiO2起反响而生成熔点较低的CaSiO3，且密度比铁水的小，因此浮在铁水的上边，进而分别获取铁水。
二、铜的冶炼工业上主要用高温冶炼黄铜矿的方法获取铜。
可是含有许多的其余金属单质，所获取的粗铜还要经过电解精华① 电解法：可直接电解氯化铜溶液获取，电解炼铜的铜可达99.95%～ 99.98%CuCl2 Cu+Cl2↑② 湿法炼铜：开朗的金属从铜的化合物中置换出铜CuSO+Fe Cu +FeSO4 4③ 生物炼铜：利用细菌将矿石分化获取铜④ 粗铜的精华：（简单介绍如图）拓展知识面：不锈钢为了防锈又在合金中加入铬和镍，这类钢称为不锈钢。
《从自然界获取铁和铜》
5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
《从自然界获取铁和铜》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。
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。
3.2.1 《从自然界获取铁和铜》
2、反应原理： C + O2
焦炭 高温 C + CO2 2CO (得到还原剂CO) 作用
高温
点燃
CO2
(产生大量的热)
Fe2O3+3CO 3、造渣： CaCO3
高温
2Fe+3CO2
提供热量 提供CO
CaO+CO2↑
SiO2+CaO CaSiO3 (炉渣的主要成分) 形成炉渣，除去铁矿石中的SiO2等杂质 石灰石的作用： 4、主要设备： 炼铁高炉 5、高炉煤气成分：N2 、CO、CO2等 6、产品：生铁(含碳2%～4.5%) 钢(含碳0.03%～2%)
换出来。
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 Zn+FeSO4=Fe+ZnSO4
高炉结构图
3CO+Fe2O3 =2Fe+3CO2
CO2+C=2CO C+O2=CO2
《中国环境报》2002.5.17 报道
生物炼铜：日本日矿金属公司近日开始研究生物开矿技术。这 一技术通过向矿床注入酸化细菌微生物来提取金属成分，不需 发掘矿石，没有冶炼高炉，可在山脚下就地制铜，因而设备投 资少，有利于环保。 生物开矿技术是一种利用微生物开矿的湿式制铜技术。先 在矿床上开凿“注入矿井”和“回收矿井”，然后向矿井注入 铁酸化细菌和硫磺酸化细菌以加速金属成分溶解，再通过“回 收矿井”回收有价金属。这一研究得到了日本能源医药生物研 究所的技术协助。
钢与铁的主要区别
1、主要是含碳量不同 C﹪
2 ﹪ ～4.5 ﹪
铁
0.03 ﹪ ～2 ﹪
钢
２、钢冶炼主要是减低含碳量 ３、钢用途更广
2、铜的冶炼
古老的冶炼技术
从自然界获取铁和铜_百度文库.
从自然界获取铁和铜各位评委晚上好：我是化学072班的徐浙徽今天我说课的题目是《从自然界获取铁和铜》。
本节内容选自苏教版化学1专题三第二单元，为本单元的第一课时。
教材以铁和铜在自然界中的存在形态为切入点，展示了常见的铁矿和铜矿。
并以实现铁，铜从化和态转化为游离态为过渡，重点介绍了工业上铁的冶炼及其应用。
此外，还对工业炼铜和生物炼铜做了简单介绍，使学生深刻体会到化学与工业生产的密切联系。
本节内容被安排在本专题的第二单元，在学生学习了铝的制取原理的基础上进一步介绍了铁和铜的冶炼原理，是对所学知识的一个延续和拓展。
同时，也为本单元后续内容《铁，铜及其化合物的应用》的学习打下基础。
因此，它在教材中起着承前启后的桥梁作用。
基于以上分析并结合《学科指导意见》的要求，我将本节课的教学重点定位，铁的冶炼。
在初中科学中，学生已经学习了铁，铜的物理性质和基本的化学性质，如与氧气、酸的反应及金属之间的置换反应；也对铁、铜等金属材料的冶炼：高炉炼铁、湿法炼铜做了简单了解，均为本课时的学习起了很好的铺垫作用。
但是高炉炼铁过程中涉及的反应及原理相对复杂且陌生，学生学习起来会有一定的困难。
因此，我将本节课的教学难点，掌握高炉炼铁的反应及原理。
针对以上内容我制定了如下的教学目标【知识与技能】1.说出自然界铁，铜的存在形式；2.掌握工业炼铁的方法；3.知道工业炼铜以及生物炼铜的方法；【过程与方法】通过比较铁与铜的存在、发现和获取学会比较的科学方法；【情感态度与价值观】1.通过了解我国悠久的铜铁冶炼史，感受中华民族的古老文化；2.通过掌握铁铜的获取，体会化学在资源利用中的意义和作用，认识到化学与人类生活的密切关系；依据《高中化学课程标准》对探究和合作学习的要求，本节课我主要采用实验探究，交流讨论，归纳分析等方法，并结合讲授法，自主学习法，多媒体辅助教学法，以此来实现我的教学目标。
我的教学过程分为以下五个部分：1．创设情境，导入新课首先我将通过PPT向学生们展示天下第一宝剑“越王勾践剑”的图片，并且说明越王勾践剑历经2000多年，却依然毫无锈斑，而且依然锋利无比，闪烁着炫目的青光。
从自然界中获取铁和铜
(产生大量的热 产生大量的热) 产生大量的热
得到还原剂CO) 得到还原剂 C + CO2 ==== 2CO (得到还原剂 Fe2O3+3CO ==== 2Fe+3CO2 3、造渣： 、造渣： CaCO3 ==== CaO+CO2↑ SiO2+CaO ==== CaSiO3 4、主要设备： 炼铁高炉 、主要设备： 、 5、高炉煤气成分： N2 、CO、CO2等 、高炉煤气成分： 6、产品： 生铁（含碳2%～4.5%） 、产品： 生铁（含碳 ～ ）
8
铜
二、工业上铜的冶炼
古老的冶炼技术 1.火烧孔雀石炼铜 [Cu 2(OH) 2CO3] 火烧孔雀石炼铜 ∆ Cu2(OH) 2CO3== 2CuO+H2O+CO2↑ 2.湿法炼铜 湿法炼铜
∆ 2CuO+C==2Cu+CO2 ↑
Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4
在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜” 晋葛洪《 在汉代许多著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋葛洪《抱朴子 内篇·黄白 中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。 黄白》 内篇 黄白》中也有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”的记载。
7
铁和铜的物理性质和用途
金属 铁
应 用 建材，炊具，铸 建材，炊具， 件，制具特性的 铁合金， 铁合金，制磁铁 等。 广泛用于电气工 制铜合金； 业；制铜合金； 各种仪表的零件
物理性质 1. 银白色金属，有金属光泽，密度是 银白色金属，有金属光泽，密度是7.86g/cm3， 熔点1535℃，沸点是 熔点 ℃ 沸点是2750℃ ℃ 2. 能被磁体吸引 3. 电和热的良导体 4. 具有良好的延展性 1. 纯铜呈紫红色，密度 纯铜呈紫红色，密度8.92g/cm3，熔点 熔点1083.4℃， ℃ 沸点2567℃ 沸点 ℃ 2. 电和热的良导体（仅次于银） 电和热的良导体（仅次于银） 3. 具有良好的延展性。 具有良好的延展性。
从自然界获取铁和铜(hao)
按图装置，在硬质玻璃管里放入少量红色的氧化铁粉 末，在大试管里加入澄清的石灰水。先通入纯净的一 氧化碳，点燃从支管口排出的一氧化碳，然后加热
Fe2O3
CO
气囊
澄清石灰水
从铁矿石中获取铁
古代炼铁
设备已先进许多，生产已形成规模化， 冶铁的水平已大幅度提高，所冶炼出 来的铁的纯度已提高，生产工艺也得 到了改进，对空气的污染也已减少。
当堂练习
7．Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必
需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿，
金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石
外，还需加入焦炭和石灰石。请填空： ①写出磁铁矿主要成分的化学式： Fe3O4 。
②写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
5．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
当堂练习
6．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法； ②水煤气法（H2 或CO）；③活泼金属置换 法；④电解法。四种方法均有应用。古代有： Ⅰ火烧孔雀石炼铜；Ⅱ湿法冶金术炼铜；现 代有：Ⅲ铝热法炼铬；Ⅳ从光卤石 （KCl·MgCl2·6H2O ）中炼镁。下列对它们 的冶炼方法的分析中，不正确的是（B ） A．Ⅰ用① B．Ⅱ用② C．Ⅲ用③ D．Ⅳ用④
Si、Mn、S、P （较少）
机械 生铁坚硬、耐磨、铸造性好.但 坚硬、韧性大，可塑性好, 性能 生铁脆，不能锻压, 可铸不煅 可铸可煅
用途 炼钢生铁用做炼钢的原料 ； 铸造生铁用于制造各种铸件，如机床 床座、铁管等； 球墨铸铁性能较好，制造齿轮、 活塞等高级铸件；
从自然界获取铁和铜
第1课时从自然界获取铁和铜【学习目标】1.了解自然界中铁、铜的存在形式和常见的冶炼方法。
2.掌握高炉炼铁、湿法炼铜的原理。
【课前预习】1、下列物质中既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的是（）①Al②Al2O3③Al（OH）④NaHCO3⑤NaAlO2⑥(NH4)2CO3⑦NH4HCO3⑧Mg⑨Fe2O3⑩NaHSO43A．全部 B. ①②③④⑥⑦⑧ C. ②③④⑥⑦⑧⑩ D.①②③④⑥⑦1.下列反应能通过置换反应生成铁的是( ) (1)Zn+FeCl2(溶液) (2)Na+FeSO4(溶液) (3)Fe2O3+CO(高温)(4)Fe3O4+H2(加热)(5)Al+Fe2O3(引燃) A.(1)(3)(4)(5) B.(1)(2)(3) C.(1)(4)(5)D.(1)(2)(3)(4)(5)5．在氧化铜和氧化亚铜的混合物中,铜与氧元素的质量比为5:1,两氧化物的物质的量之比为( )A. 2:3B. 1:3C. 1:4D.3:1了确定几种物质化学性质活泼性强弱，某同学做了如下实验：有A、B、C、D四种金属，A、B与酸反应放出氢气，C、D不能；A与B接触放在潮湿空气中，B被腐蚀；将C浸入D的盐溶液，C表面有D析出。
则四种金属的化学性质由强到弱的顺序是( )A．A、B、C、D B．B、A、C、D C．B、A、D 、C D．C、D 、B、A 8．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. H29.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. 化学性质D. 电荷数【同步导练】( ) 1．冶炼金属有下列方法：①焦炭法；②水煤气(或H2、CO)法；③活泼金属置换法；④电解法。
相应的冶炼法古代有(Ⅰ)火烧孔雀石，(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铁，(Ⅳ)从氯化镁中炼镁。
以下对应冶炼方法中，错误的是A．(Ⅰ)①B．(Ⅱ)②C．(Ⅲ)③D．(Ⅳ)④() 2．下列关于铁的叙述，错误的是A．纯净的铁是光亮的银白色金属B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁场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．纯铁的抗腐蚀能力强，在干燥空气中不易被氧化() 3．下列化合物中，不可由两种单质直接化合得到的是A．Fe3O4B．FeCl2C．Al2O3D．CuCl2() 4．高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是A．一氧化碳B．焦炭C．石灰石D．空气() 7．炼铁的原料是①焦炭；②生石灰；③石灰石；④空气；⑤铁矿石；⑥一氧化碳。
从自然界获取铁和铜
高炉炼铁
主要 流程
高炉中炼成生铁，生铁 进一步炼制成钢
高温冶炼得到含铜在 99.5~99.7%的铜，电解精炼 得到纯度更高的铜
巩固练习
1、 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 铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿，金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除
了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。请填空
钢 0.03%－2% Si、Mn、S、P （较少）
坚硬、韧性大，可塑性好, 可铸可煅
钢有不同型号，应用不同 如钢丝网、铆钉、锅炉等
机械 性能
用途
生铁坚硬、耐磨、铸造性好但 生铁脆，不能锻压, 可铸不煅
炼钢生铁用做炼钢的原料 ； 铸造生铁用于制造各种铸件，如机床 床座、铁管等； 球墨铸铁性能较好，制造齿轮、 活塞等高级铸件；
生成铜的化学方程式
Δ H2 + CuO ══ Cu + H2O Δ CO + CuO ══ Cu + CO2 Δ C + 2 CuO ══ 2Cu + CO2 Fe + CuSO4 ══ Cu + FeSO4
从铁矿石中获取铁
古代炼铁
设备已先进许多，生产已形成规模化，
冶铁的水平已大幅度提高，所冶炼出 来的铁的纯度已提高，生产工艺也得 到了改进，对空气的污染也已减少。 现代炼铁
高温
高温
5、高炉煤气成分： N2 CO CO2等 6、产品： 生铁（含碳2%--4.5%）
铁的冶炼
铁矿石 焦炭 熔剂 高炉煤气 ห้องสมุดไป่ตู้炉煤气 炉喉
炉身
炉腰 炉腹
进风口 炉渣 生铁 出渣口
进风口
热空气
炉缸 出铁口
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% ）
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⼀、教学⽬标：1、了解铁和铜的主要存在形式，铁的冶炼⽅法；2、体会铁、铜的冶炼对⼈类⽂明的重要影响。
⼆、教学重点：铁的冶炼⽅法三、教学难点：铁的冶炼⽅法四、教学过程：【联系⽣活】铁和铜是⼈类使⽤最⼴泛的两种⾦属。
在我们⽇常⽣活中会经常见到。
请看两张图⽚（ppt2）———⽣活中常见的钢铁制品(ppt3)———铜制品【讲述】铜和铁制品⼏乎涉及我们⾐、⾷、住、⾏的⽅⽅⾯⾯，与我们的⽣活密切相关。
下⾯，我们来了解⼀下两种⾦属---请看信息（ppt4）【设疑1】纯净的铁为银⽩⾊，铜为紫红⾊，它们在⾃然界中以什么形式存在呢？【提问学⽣】请同学们思考并完成填空。
演⽰（ppt5）【学⽣回答】铁、铜主要以化合态形式存在于⾃然界。
地球上只存在少量单质铜，⽽铁单质只存在于陨铁中。
【板书】⼀.存在形式主要以化合态形式存在于⾃然界【设疑2】关于铁、铜的存在形式，请同学们思考问题2：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？演⽰（ppt6）结合⾦属活动性顺序表，完成填空。
【学⽣回答】根据⾦属活动性顺序表，铁属于⽐较活泼⾦属、铜属于不太活泼 _⾦属。
铁⽐铜活泼，故⾃然界中存在少量单质铜，⽽单质铁只存在于陨铁中。
【过渡】铁和铜都主以化合态存在。
含铁的矿⽯有哪些，含铜的矿⽯有哪些呢？【创设情境】展⽰⾃然界存在的各种铁、铜矿⽯的图⽚。
演⽰（ppt7）常见的铁矿⽯⾚铁矿主要成分为三氧化⼆铁、磁铁矿四氧化三铁、褐铁矿、黄铁矿；（ppt8）常见的铜矿⽯黄铜矿、孔雀⽯等【设疑3】1．如果将铁、铜从化合态转化为游离态，它们的化合价有什么变化，过程中加⼊氧化剂还是还原剂？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。
【学⽣反馈】从铁、铜的化合物中提取铁、铜的其他可能途径:制铁：Al2O3+2Fe3H2+Fe2O32Fe+3H2O2Al+Fe2O3制铜：H2+CuO Cu+H2O CO+CuO Cu+CO2Fe+CuCl2Cu+FeCl2【⼩结】获取铁和铜的⽅法。
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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
你能按使用年代顺序将下列图片排序吗？
为什么铜器时代晚于石器时代出现呢？
学习任务一 ： 分析炼铜原理 认识炼铜工艺
历史背景：新石器时期，人类就发明了制陶术。窑温达1000多度
孔雀石[Cu(OH)2.CuCO3]
CuO
Cu
熔点1083.4℃
完成相应物质转化的方程式书写 问题1：在这一过程中孔雀石经历了怎样的物质转化？ Cu2(OH)2CO3 = 2CuO+H2O+CO2 问题 2 ：你还知道哪些冶炼铜的方法吗？ 热还原法 火法炼铜 C+2CuO = 2Cu+CO2 CO+CuO = Cu+CO2
设备： 炼铁高炉
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
造渣：
脉石： SiO2+CaO=CaSiO3
产品：生铁
矿物
存在形式
提炼原理
冶炼工艺
金属单质
火 星
1.其橘红色外表是因为地表被赤铁矿覆盖。 2.火星上无液态水，但有大量的冰。 3.大气组成：二氧化碳（95.3%）、氮气 （2.7%）、氩气（1.6%）、氧气（0.15%） 和水汽（0.03%）
煤（宋）
焦炭（现代）
人工鼓风（宋） 小竖炉（宋）
鼓风机（现代）
炼铁高炉（现代）
3 2、石灰石的作用是什么？ 、炉气的主要成分是什么？ ? 1 、工业炼铁的主要原理是什么
原料：
铁矿石 焦炭 空气 石灰石
高炉煤气: N2、CO、CO2等 原理：
点燃 C+O2 = CO2 高温 C+CO2 = 2CO 高温 高温 CaCO3=CaO+CO2↑ 高温
炼铁工艺发展史
块 炼 铁
春秋战国时期 块炼铁是铁矿石在较低温度(1000℃左右)的固体状态下用木炭还原 而得到的含有较多夹杂物的铁（熔点1538℃）。这种铁为海绵状固体， 杂质较多，含碳量低，质软，只能锻，不能铸。
该冶炼方式最大的缺陷在哪里？ 如何优化工艺呢？
炼铁工艺发（春秋战国） 自然进风（ 春秋战国） 地炉（春秋战国）
未来，如何在火星上获取铁单质呢？
矿物
明确存在形式
掌握提炼原理
优化冶炼工艺
金属单质 铁 铜
问题1：金属元素在自然界的存在形式主要是由什么决定的？
问题2：你已经学习过哪些制备金属单质的方法了？
化合态或以化合态为主 游离态
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H） Cu Hg Ag Pt Au
电解法
1921 年 1880 年 3000多 年前
热还原法
4000多 年前
物理富集法
矿物
明确存在形式
掌握提炼原理
优化冶炼工艺
金属单质
时间：从古代走向现在
技术：从理论走向工业
文明：从落后走向先进
铜在自然界中的存在形式
铜在地壳中含量约为0.01%，少量以单质铜形式存在，主要以化合态 形式存在 游离态 化合态
黄铜矿（CuFeS2）
孔雀石[Cu2(OH)2CO3 ]