2018版高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元铁、铜的获取及应用第1课时从自然界中获取.doc

第1 课时从自然界中获取铁和铜

[ 学习目标定位] 1. 熟知铁、铜的冶炼原理和方法，会写有关的化学方程式。 2. 初步了解金属冶炼的一般方法和原理。

一、铁、铜的存在形式

1．铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。

(1) 常见的铁矿有磁铁矿( 主要成分为Fe3O4) 、赤铁矿( 主要成分为Fe2O3) 、黄铁矿( 主要成分

为FeS2) 、菱铁矿( 主要成分为FeCO3) 等。

(2) 常见的铜矿有孔雀石[ 主要成分为CuCO3·Cu(OH)2] 、黄铜矿( 主要成分为CuFeS2) 等。

2．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。

1. 铁、铜元素在自然界中的存在形式既有游离态也有化合态。

2．铁在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝，居第四位。

1．铜在自然界存在于多种矿石中。下列矿石的主要成分中铜元素的质量分数最高的是( ) A．黄铜矿CuFeS2

B．斑铜矿Cu5FeS4

C．辉铜矿Cu2S

D．孔雀石CuCO3·Cu(OH)2

答案 C

2 8

解析设均含有 2 个Cu原子，比较“Fe 2S4”“Fe S ”“S”“H2C O5”的式量可知，Cu2S 中

5 5

铜的质量分数最高，CuFeS2 中的Cu 的质量分数最低。

二、铁、铜的冶炼

1．铁的冶炼

(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 C O2 并放出大量的热量； C O2 再与灼热的

焦炭反应，生成C O；CO在高温下将氧化铁还原为金属铁。

(5)铁矿石中含有二氧化硅需除去：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，炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离得到铁水。

(6)用这种方法炼出来的铁是含碳2%～4.5%的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广

泛的钢(含碳0.03%～2%)。

2．铜的制备与精炼

工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99.5%～99.7%，还含有Ag、Au、Zn、Fe等杂质。要达到电气工业生产用铜的

要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，其得到的铜，含铜量高达

99.95%～99.98%。

1.炼铁的主要化学反应

点燃高温

(1)还原剂的形成：C＋O2=====CO2，C＋C O2=====2CO。

高温

(2)铁的还原：Fe2O3＋3CO====2=Fe＋3CO2。

高温高温

(3)炉渣的形成：CaCO3=====CaO＋C O2↑，CaO＋SiO2=====CaSi O3。

2．金属冶炼的一般方法

(1)电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。

通电

例如：MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑，

通电

2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑，

通电

2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑。

(2)高温还原法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表

中Zn到Cu之间的大多数金属。

高温

例如：2Al＋Cr2O3=====2Cr＋Al2O3。

(3)热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。

△

例如：2Ag2O====4=Ag＋O2↑，

△

2HgO====2=Hg＋O2↑。

提醒(1)在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶金，即利用活泼金属把不活泼金属从它的

盐溶液中置换出来。

例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。

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(2) 金属的冶炼方法与金属活动性的关系

2．高炉炼铁生产中下列说法正确的是( )

A．还原氧化铁的还原剂是焦炭

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除去过量碳

D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿

答案 D

点燃高温

解析 A 项中，焦炭发生的反应：C＋O2=====CO2、C O2＋C====2=CO，其中CO将铁矿石中的铁

还原成铁单质， A 项错误；高炉炼铁得到的只是含碳量为2%～4.5%的生铁，不会得到纯铁，B 项错误；加入石灰石的目的是它在高温下分解成生石灰，继而再与SiO2 反应生成CaSiO3 炉渣，除去杂质SiO2，故C项错误。

易错提醒

高炉炼铁时，虽然加入的是焦炭，实际上的还原剂是 C O。

3．火法炼铜首先要焙烧黄铜矿，其反应为2CuFeS2＋O2===Cu2S＋2FeS＋SO2，下列说法正确

的是( )

A．SO2 是氧化产物

B．CuFeS2 仅作还原剂，硫元素被氧化

C．每生成 1 mol Cu 2S，有4 mol 硫被氧化

D．每转移 1.2 mol 电子，有0.2 mol 硫被氧化

答案 D

解析由反应方程式知，CuFeS2 中Cu 化合价降低被还原为Cu2 S，CuFeS2 中1

4

的S 化合价升高，

被氧化为SO2；O2 在反应后化合价降低，被还原为SO2，因此可知SO2 既是氧化产物又是还原

产物，A 项错误；CuFeS2 既是氧化剂又是还原剂，B项错误；每生成 1 mol Cu2S，有1 mol S

被氧化，C项错误；利用反应知转移 6 mol e －，有 1 mol S 被氧化，D项正确。

1．下列物质中含铜元素的是( )

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