《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
（99.5%~99.7%） （99.95%~99.98%）
3.生物炼铜：
"未来"--铜铁前景展望
我们还可以开采多久？
铁
128年
铜
32年
锌 Text
24年
金
19年
银 Text
15年
"未来"--铜铁前景展望
循环
减少 替代
废旧金属
循环利用
在不影响使 用的前提下， 减少金属的 使用量
寻找替代 品，使铜 铁发挥其 核心作用
专题3 第二单元 铁、铜的获取及应用
“前世"--铜铁的应用
石器时代
铜器时代
铁器时代
钢铁时代
信息时代 人类文明发展
“ 前 世 铜 铁 的 应 用
司母戊鼎
"--
汉代铁犁
“ 今 生 铜 铁 的 应 用
"--
猎户座流星雨景象
狮子座流星划过天空
“天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁”
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。
可见，越活泼的金属越难冶炼
课堂练习
1. 从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，而 后是铁器时代，铝的利用是近百年的事。这个先后 顺序跟下列有关的是 D ①地壳中的金属元素的含量 ②金属活动性顺序 ③金属的导电性 ④金属冶炼的难易程度 ⑤金属的延展性 A. ①③ B. ②⑤ C.③⑤ D.②④
课堂练习
约200年前 约600年前 约6000年前
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
约2500年前
课堂练习
4．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： Fe3O4 。 ①写出磁铁矿主要成分的化学式： ②写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 。 ③写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式： C+O2 CO2 CO2+C 2CO 。 ④写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式： CaCO3 CaO+CO2 ↑ CaO+SiO2 CaSiO3 。
天然的纯铜，在大自然中不多。到目 前为止，发现最重的一块纯铜为420吨。
磁铁矿(Fe3O4)
赤铁矿(Fe2O3)
菱铁矿(FeCO3 )
黄铁矿(FeS2 )
黄铜矿（CuFeS2）
孔雀石(Cu2(OH)2CO3 )
毛赤铜矿(Cu2O )
蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2 )
分组讨论
如何将铁、铜从化合态转化为游离态？
2．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
课堂练习
3.下图是金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人 类大规模开发、利用的大致年限。 ⑴选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是 ______ ；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主 要原因是 ______ 。 ①铝的硬度小 ②铝很活泼 ③地壳中铝的含量高 ④铝的表面易生成致密的保护膜
3CO+Fe2O3 CO2+C
2Fe+3CO2 2CO
+O2=CO2
现代炼铁
炼铁的主要反应过程 ①产生还原剂：
点燃 C+O2→CO2
CO2+C→2CO （空气，焦炭）
高温
高温
②还原铁矿石： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 （铁矿石） ③造渣（除脉石）： CaCO3高温 CO2+CaO → 高温 CaO+SiO2 → CaSiO3 （熔剂：石灰石） （5）炼铁产品：生铁
2Ag2O == 4Ag + O2↑
金属冶炼 4、湿法冶金术 用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中 置换出来。 Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4 Cu+2AgNO3 = 2Ag+Cu(NO3)2
金属冶炼
少数不活泼金属以游离态存在（物理提取法）
金矿Au
铂矿 Pt
金属冶炼
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au 电解法 热还原法 热 分 解 法 物 理 方 法
金属的冶炼
自然界中的金属大都以化合态存在
用化学的方法把化合态的金属变成游离态 要考虑的问题
富矿 集石 的
法冶合 炼适 方的
精如 炼何
金属冶炼
冶炼方法的选择
简单，实用，节省的原则 1、电解法 在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属 的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不 能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来， 而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。 2NaCl====2Na+Cl2↑
“火法炼铜”
古代炼铜
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。”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，是水法冶金技术的起源，在世界化学史上是 一项重大贡献。
“水法炼铜（胆铜法）”
现代炼铜 三、铜的冶炼： 1.湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 2.高温冶炼黄铜矿： 黄铜矿 粗铜
电解
金属冶炼
2．热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法。常 用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活 泼金属等。
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 Cr2O3+2 Al == 2Cr+Al2O3
高温 高温 高温
WO3+ 3 H2 == W+3H2O
金属冶炼 3、热分解法 有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些 金属的氧化物受热就能分解。 2HgO == 2Hg + O2↑
生铁和钢的区别
类别
生铁 钢
含碳量%
2~4.3 0.03~2
含杂质
多 少
机械性能
硬而脆 硬而韧、 有弹性
机械加工 可铸不可 锻
可铸可锻
炼铁和炼铜
1996年之后，我国再度成为钢铁产量最大 的国家。
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
古代炼铜
先秦文献《墨子· 耕柱篇》提到；“昔日夏 后开使蜚廉折金于山川，而陶铸之于昆吾。”其 中“折金”就是指开采铜矿，表明铜的冶炼在我 国是相当早的。冶炼时，在熔锅或熔炉内放置孔 雀石和木炭，让木炭在里面燃烧，用吹管往里送 风，产生高温，熔化矿石，同时产生一氧化碳使 铜析出。至春秋战国时期，此法炼铜的含铜量可 达65%。