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+3H2O
2Al+Fe2O3
制铜：
H2+CuO Cu+H2O CO+CuO Cu+CO2Fe+CuCl2Cu+FeCl2
【小结】获取铁和铜的方法。

演示(ppt9)
【讲述】这些就是我们所能想到的获取铁和铜的方法。

(实际上，在很早的时候，我们的祖先就开始使用青铜器、铁器了。

)
演示（ppt10）人类的历史是随着使用工具的不断发展而进步的。

在商朝的时候，中国就制造出了精美的青铜器，春秋战国时期又学会了冶铁炼钢。

演示（ppt11）----司母戊大方鼎，青铜器，制作于商朝；
演示（ppt12）----三牺鼎，青铜器。

制作于战国中期；
演示（ppt13）这张图片展示的是中国历史博物馆收藏的部分铁器
【展示】我们来看一张古代铁的冶炼图（ppt14）
【过渡】下面，请同学们阅读课本P72有关内容，来熟悉一下现代工业炼铁中的原料、设备、化学原理以及主要的反应过程。

演示（ppt15）
【板书】二．铁的冶炼
（1）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气
（2）基本反应原理：3CO+ Fe
2O
3
2Fe+3CO
2
（3）设备：高炉
（4）炼铁的主要反应过程：
【创设情景】播放flash动画:高炉炼铁（ppt16）
【设疑3】请同学们在观看动画的同时,思考下列问题: （1）CO是怎样形成的?
（2）铁矿石是如何被还原的?
（3）石灰石的作用是什么?
【讲述】炼铁高炉由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分组成，上面中间大的是加料口，旁边两个是排气口，用于排除废气，下面有进气口、出渣口、出铁口。

来看一下炼铁过程：从原料说起，原料铁矿石主要成分为Fe
2O
3
，还含有杂质SiO
2
、
P、S等，焦炭用于制造还原剂CO，供热形成高温，CaCO
3
为造渣剂，还可以降低
反应所需的温度，下面的进气口发生的反应是C和O
2高温下生成CO
2
，CO
2
在高温
下又和C生成CO作为反应的还原剂，炉身为炼铁的主要反应所在：Fe
2O
3
和CO
高温下生成Fe和CO
2；CaCO
3
高温分解生成CaO、CaO和脉石SiO
2
高温下生成CaSiO
3
，
生成的废渣CaSiO
3由出渣口流出；废气高炉煤气（主要成分为CO和CO
2
）由出
气口排出；此法冶炼出的产品是生铁（主要含有C、P、S、Si、Mn等杂质）由出铁口流出。

实验室模拟试验：反应管中加入红色的Fe
2O
3
，试管中盛有澄清的石灰水，
用气球收集尾气。

先通CO、然后点燃酒精灯加热，观察反应的现象，我们会发
现红色的Fe
2O
3
变成了黑色，黑色物质实际是铁粉，澄清的石灰水变浑浊，证明
反应生成了CO
2
，气球内充有大量气体。

【学生活动】看视频,然后讨论回答上述问题【学习反馈】学生讨论后，板演。

演示（ppt17）（4）炼铁的主要反应过程：
①产生还原剂：C+O
2CO
2
CO
2
+C 2CO
②还原铁矿石： Fe
2O
3
+3CO 2Fe+3CO
2
③造渣（除脉石）： CaCO
3CO
2
↑+CaO
CaO+SiO
2CaSiO
3
（5）炼铁产品：生铁
【讲述】用热还原法冶炼出来的不是纯铁，是生铁。

生铁的含碳量在
2％~4.3％之间，将生铁进一步炼制，降低其中杂质的含量，得到的物质含碳量在0.03％—2％之间，就是钢，钢的用途更广泛。

【展示】现代工业炼铁中高炉出铁的情景。

(ppt18)
【过渡】那么工业上又是如何从自然界获取铜的呢？
【板书】(ppt19)二．铜的冶炼
1.湿法炼铜：Fe+CuSO
4=FeSO
4
+Cu 链接ppt20
【提问】现在的冶炼方法？
【板书】2.高温冶炼炼铜:
3、了解生物炼铜的原理是什么？有什么优点？
铜矿在“吃岩石细菌”的作用下，变为可溶性铜盐，进一步冶炼得到铜。

优点是成本低、污染小、反应条件简单等。

【过渡】到目前为止，我们已经学习了钠、镁、铝、铁、铜等金属的冶炼，现在我们来总结一下金属的冶炼的一般方法。

演示ppt21
【板书】三、金属的冶炼方法
【讲解】1、电解法：对于还原性很强的金属，很难用还原剂将其从化合物中还
原出来。

只能通过通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

2Al 2O 3 电解4Al+3O 2↑
2NaCl 电解2Na+Cl 2↑ MgCl 2电解Mg+Cl 2↑
2热还原法：多数金属的冶炼过程属于热还原法。

即在加热的情况下，用还原剂把金属从其化合物中还原出来。

常用的还原剂有：焦炭、一氧化碳、氢气等。

Fe 2O 3
+3CO 2Fe+3CO 2 WO 3+3H
23H 2O+W Cr 2O 3
+2Al
2Cr+Al 2O 3
3热分解法：有些不活泼的金属用加热分解的方法就能制得。

主要是在金属活动性顺序表中位于H 后面的金属。

如Hg 、Ag 等
2HgO 2Hg+O 2↑ 2Ag 2
O
4Ag+O 2↑
【归纳】：对金属活动性顺序表中的金属我们进行一下划分，请一位同学说出相
应的冶炼方法。

1、K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 一般用电解熔融的盐或氧化物的方法来冶炼。

2、Zn 、Fe 、Sn 、Pb 、Cu 一般用还原剂（H 2、CO ）高温还原法冶炼。

3、Hg 、Ag 一般用采用高温分解相应的化合物的方法冶炼。

（99.95%~99.98%） （99.5%~99.7%） 黄铜矿 粗铜 精铜
电解
【本课小结】ppt22
我们这节内容主要涉及了以下三点：1.铁、铜的主要存在形式；
2．工业炼铁的基本原理和主要反应过程；
3.金属冶炼的一般方法。

【回顾一下】在自然界中，铁、铜主要以化合态的形式存在
工业炼铁的原料、基本反应原理、设备、主要反应过程、产品------此为本节课的重点内容。

金属的一般冶炼方法:电解法、热还原法、热分解法
【巩固练习】（ppt23）
【提问】请一位同学，来完成填空。

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：Fe
2O
3
+3CO 2Fe+3CO
2。

【提问】你来回答这两个问题
2．在高温下可还原氧化铁的化合物是( )（演示ppt24）
A．焦炭B．氢气C．二氧化碳 D．一氧化碳
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
【提问】大家思考并完成填空
4.高炉炼铁的主要反应是：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2_____________（演示ppt25）
其中氧化剂是____________，若反应生成560g铁，
则转移的电子数目为______mol。

【结束语】通过这节课，大家都对金属铁和铜在自然界的存在方式及冶炼方法有了一个较为详尽的了解。

我们知道科学技术是处在不断的发展变化之中的，新的技术、新的冶炼方法也会被逐渐地被发现。

板书设计：
从自然界获取铁和铜
一、铁和铜的存在：化合态为主（了解）
二、工业上目前采用的方法（解决）
１．铁的冶炼（高炉炼铁）
①主要原料：
②设备：
③反应原理
④生产过程：
２．铜的冶炼
a湿法冶炼
b. 高温冶炼
c.生物炼铜
铜的精炼:电解
三、金属的冶炼的一般方法
a 电解法
b 热还原法
c 热分解法。