《从自然界中获取铁和铜》.ppt

从自然界获取铁和铜,专题3 第二单元 铁、铜的获取及应用,“前世“--铜铁的应用,人类文明的发展历程,“前世“--铜铁的应用,“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),黄铁矿(FeS2 ),菱铁矿(FeCO3 ),常见的铁矿石,毛赤铜矿(Cu2O ),黄铜矿（CuFeS2）,孔雀石(Cu2(OH)2CO3 ),蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2 ),常见的铜矿石,分组讨论,如何将铁、铜从化合态转化为游离态？,2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe,3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O,H2+CuO Cu+H2O,CO+CuO Cu+CO2,Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4,3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,Mg+FeSO4 =Fe+MgSO4,2Al+3CuO Al2O3+3Cu,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。

工业炼铁过程: (视频展示),现代炼铁,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?,铁的冶炼,现代炼铁,炼铁：,铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）,（2）基本反应原理：,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：,铁矿石，焦炭，石灰石，空气,（4）炼铁的主要反应过程：,（1）原料：,高炉,宝钢高炉,高炉结构图,C,+O2=CO2,CO2+C 2CO,3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,现代炼铁,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 CaO+SiO2 → CaSiO3 （熔剂：石灰石）,高温,高温,,（5）炼铁产品：生铁,高温,点燃,高温,生铁和钢的区别,1996年之后，我国再度成为钢铁产量最大的国家炼铁和炼铜,,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%火法炼铜”,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古代炼铜,“水法炼铜（胆铜法）”,2.高温冶炼黄铜矿：,1.湿法冶铜：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu,3.生物炼铜：,,三、铜的冶炼：,现代炼铜,“未来“--铜铁前景展望,,,,,,,,,,,,,,,,,,128年,32年,24年,铁,铜,Text,,,,,,,锌,,,,,,,,,,,,,,,,,,,19年,15年,金,Text,,,,,,,Text,,,,,,,Text,,,,,,,Text,,,,,,,Text,,,,,,,Text,,,,,,,Text,,,,,,,银,我们还可以开采多久？,“未来“--铜铁前景展望,废旧金属 循环利用,寻找替代品，使铜铁发挥其核心作用,在不影响使用的前提下，减少金属的使用量,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,矿石的富集,合适的冶炼方法,如何精炼,金属的冶炼,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。

冶炼方法的选择,简单，实用，节省的原则,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、氢气和活泼金属等金属冶炼,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,金矿Au,铂矿 Pt,少数不活泼金属以游离态存在（物理提取法）,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,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au,热分解法,物理方法,可见，越活泼的金属越难冶炼,要根据金属的活动性顺序不同，采取不同的冶炼方法,金属冶炼,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 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,D,课堂练习,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（ ） A．Ⅰ用① B．Ⅱ用② C．Ⅲ用③ D．Ⅳ用④,B,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,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： 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： ③写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式： ④写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式： Fe3O4,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,C+O2 CO2 CO2+C 2CO,CaCO3 CaO+CO2 ↑ CaO+SiO2 CaSiO3,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 。

课堂练习,,,电解法,热还原法,热分解法,不同金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,下课啦,。