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1、从自然界获取铁和铜从自然界获取铁和铜专题三专题三 丛矿物到基础材料丛矿物到基础材料2021/8/9 星期一1司母戊大方鼎司母戊大方鼎 青青铜制，高铜制，高133厘米，重厘米，重875公斤，制作于商朝，公斤，制作于商朝，出土于河南安阳。出土于河南安阳。2021/8/9 星期一2铁床架铁床架铁碟铁盒铁碟铁盒铁挂锁铁挂锁铁合页铁合页2021/8/9 星期一3奥运福娃铜章奥运福娃铜章2021/8/9 星期一4铜挂锁铜挂锁铜接头铜接头2021/8/9 星期一5 铁、铜是人类使用最早、铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属，你知应用最广泛的两种金属，你知道自然界中铁和铜是如何发现道自然界中铁和铜是如何
2、发现的吗的吗?你知道吗你知道吗2021/8/9 星期一6(一一)铁的发现铁的发现 地球上是不存在纯地球上是不存在纯铁的，而天体上却有较铁的，而天体上却有较纯的铁星，地球上偶尔纯的铁星，地球上偶尔发现从天上坠下的宇宙发现从天上坠下的宇宙来客来客铁殒星。铁殒星。(二二)铜的发现铜的发现 5000多年前的新石器时代晚期，人们在采多年前的新石器时代晚期，人们在采取石块做工具时，无意中发现了一种与普通石取石块做工具时，无意中发现了一种与普通石料不同的美丽石块，当用力摩擦、刻画或敲打料不同的美丽石块，当用力摩擦、刻画或敲打时，表面铁迹脱落，奇迹般的出现绚烂夺目的时，表面铁迹脱落，奇迹般的出现绚烂夺目的紫红
3、色金属，这就是天然纯铜。紫红色金属，这就是天然纯铜。2021/8/9 星期一7古代是怎样冶炼铁和铜的古代是怎样冶炼铁和铜的?1.人类最先用薪火加热熔解铁矿石而制铁人类最先用薪火加热熔解铁矿石而制铁,后来用木炭代替薪火制铁后来用木炭代替薪火制铁.2.考古学家和史学家考证我国在公元前考古学家和史学家考证我国在公元前25002000年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧制铜制铜,后来我国古代人民创造了湿法制铜后来我国古代人民创造了湿法制铜.你知道吗你知道吗2021/8/9 星期一82021/8/9 星期一9自然界中的金属大都以化合态存在自然界中的金属大都以化合态存在用化学的方法
4、把化合态的金属变成游离态用化学的方法把化合态的金属变成游离态要考虑的问题要考虑的问题矿矿石石的的富富集集合合适适的的冶冶炼炼方方法法如如何何精精炼炼金属的冶炼2021/8/9 星期一10K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag冶炼方法的选择冶炼方法的选择简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则2021/8/9 星期一11 如何将铁如何将铁、铜从、铜从“化合态化合态”转化转化为为“游离态游离态”？根据已
5、学过的知识，？根据已学过的知识，你能写出多少种上述转化的化学方你能写出多少种上述转化的化学方程式。程式。交流与讨论交流与讨论2021/8/9 星期一12生成铁的反应生成铁的反应2021/8/9 星期一13生成铜的反应生成铜的反应2021/8/9 星期一14高炉高炉1、设备、设备工业炼铁工业炼铁2021/8/9 星期一15利用氧化利用氧化-还原反应，在高温下，用还原反应，在高温下，用还原剂从铁矿石里把铁还原出来还原剂从铁矿石里把铁还原出来铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石3、反应原理、反应原理2、原料、原料Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温高温2021/8/9 星期一1
6、64.生产过程生产过程(1)选矿和洗矿选矿和洗矿露天采矿场露天采矿场人造富矿人造富矿2021/8/9 星期一17(2)装料装料输送带输送带2021/8/9 星期一18(3)生成铁生成铁开口出铁开口出铁铁水顺着铁水沟流入铁罐车铁水顺着铁水沟流入铁罐车2021/8/9 星期一19(4)造渣造渣炉渣炉渣炉渣车炉渣车2021/8/9 星期一20(5)高炉煤气高炉煤气CO、CO2、N2等等5.有关方程式有关方程式C+O2 CO2 CO2+C 2CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 CaCO3 CaO+CO2 CaO+SiO2 CaSiO3高温高温高温高温高温高温高温高温高温高温还原剂的生成还原剂的
7、生成 铁矿石还原成铁铁矿石还原成铁 除脉石、除脉石、炉渣的形成炉渣的形成 2021/8/9 星期一21生铁与钢生铁与钢铁合铁合金金 生铁生铁 钢钢含碳含碳量量其它其它杂质杂质机械机械性能性能机械机械加工加工2%-4.5%0.03%-2%Si、Mn、S、P(少少)Si、Mn、S、P(多多)质硬而脆质硬而脆,无韧性无韧性坚硬、韧性大、塑性好坚硬、韧性大、塑性好可铸不可锻可铸不可锻可铸、可锻、可压延可铸、可锻、可压延2021/8/9 星期一22 阅读课本阅读课本P71归纳：工业炼铜的主要方法：归纳：工业炼铜的主要方法：2.生物炼铜：生物炼铜：利用细菌将矿石分化得到铜利用细菌将矿石分化得到铜1.高温冶
8、炼黄铜矿高温冶炼黄铜矿电解精炼电解精炼阅读和归纳阅读和归纳2021/8/9 星期一23铜的电解精炼车间铜的电解精炼车间2021/8/9 星期一241.下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A.炼铁时炼铁时,还原剂还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来将铁从铁矿石中还原出来B.活泼金属活泼金属Na用电解法冶炼用电解法冶炼C.汞的冶炼可用加热法汞的冶炼可用加热法D.铝的冶炼一般用还原剂法铝的冶炼一般用还原剂法2.下列矿物的主要成分中下列矿物的主要成分中,既含铁元素既含铁元素,又含铜元又含铜元素的是素的是()A.赤铁矿赤铁矿 B.孔雀石孔雀石 C.黄铜矿黄铜矿 D.天然铜天然铜 DC2021/8/9 星期一
9、253.生物炼铜实际上是微生物帮助我们从矿石生物炼铜实际上是微生物帮助我们从矿石中提取铜中提取铜.这些这些”吃岩石的细菌吃岩石的细菌”能利用空气能利用空气中的氧气将不溶性的中的氧气将不溶性的CuS转化为可溶性的铜转化为可溶性的铜的化合物的化合物,该化合物是该化合物是()A.碳酸铜碳酸铜 B.硝酸铜硝酸铜C.硫酸铜硫酸铜 D.氢氧化铜氢氧化铜C2021/8/9 星期一264.下列反应能通过置换反应生成铁的是下列反应能通过置换反应生成铁的是()(1)Zn+FeCl2(溶液溶液)(2)Na+FeSO4(溶液溶液)(3)Fe2O3+CO(高温高温)(4)Fe3O4+H2(加热加热)(5)Al+Fe2O
10、3(引燃引燃)A.(1)(3)(4)(5)B.(1)(2)(3)C.(1)(4)(5)D.(1)(2)(3)(4)(5)C2021/8/9 星期一275Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必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，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：外，还需加入焦炭和石灰石。请填空：写出磁铁矿主要成分的化学式：写出磁铁矿主要成分的化学式：。写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：写出赤铁矿被还原成铁
11、的化学方程式：。写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式：写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式：。写出写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式：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 2021/8/9 星期一28专题三专题三:从矿物到基础材料从矿物到基础材料第二单元：铁铜的获取及应用第二单元：铁铜的获取及应用铁、铜及其化合物的性质铁、铜及其化合物的性质2021/8/9 星期一29一、铁铜的物理性质：一、铁铜的物理性质：金属金属物理性质物理性质应用应用铁铁
12、铜铜1.1.银白色银白色,有金属光泽有金属光泽;2.2.具有良好的延展性具有良好的延展性;3.3.是电和热的良导体是电和热的良导体;4.4.密度是密度是7.86g/cm7.86g/cm3 35.5.熔点熔点153515350 0C,C,沸点是沸点是275027500 0C C特性特性:能被磁体吸引能被磁体吸引,具铁磁性具铁磁性建材建材;炊具炊具;铸铸件件;作催化剂作催化剂;制具有特性的制具有特性的铁合金铁合金;制磁铁制磁铁等。等。1.1.纯铜呈纯铜呈紫红色紫红色;2.2.熔点熔点1083.4,1083.4,沸点沸点2567;2567;3.3.密度密度8.92g/cm8.92g/cm3 3;质软
13、；质软；4.4.具有良好的延展性具有良好的延展性;5.5.具有良好的导热、导电性具有良好的导热、导电性;广泛用于电气广泛用于电气工业；制铜合工业；制铜合金；作微量元金；作微量元素肥料；作各素肥料；作各种仪表的零件种仪表的零件 2021/8/9 星期一30交流与讨论交流与讨论 在以前的学在以前的学习中中,我我们已已经了解了解铁,铜与与其他物其他物质发生的一些反生的一些反应,请同学同学们在在书本本上上P72写出化学方程式写出化学方程式,可以可以进行行补充充.1.从氧化还原的角度看从氧化还原的角度看,金属单质做氧化剂还金属单质做氧化剂还是还原剂是还原剂?2.铁铁,铜在反应中的化合价如何变化铜在反应中
14、的化合价如何变化?思考思考2021/8/9 星期一31二、单质化学性质二、单质化学性质2Fe+3Cl2点燃2FeCl3点燃Cu+Cl2CuCl23Fe+2O2点燃Fe3O4不反应不反应Fe+2HClFeCl2+H2Cu+2AgNO32Ag+Cu(NO3)2Fe+CuSO4FeSO4+Cu2Cu+O22CuO与非金属反应与非金属反应与盐酸反应与盐酸反应与盐溶液反应与盐溶液反应FeCu2021/8/9 星期一32FeFe2+(浅绿色浅绿色)Fe3+(棕黄色棕黄色)？化学性质中铁的变价规律化学性质中铁的变价规律等等如：如：ClCl2 2化学性质中铜的变价规律化学性质中铜的变价规律铜在反应中一般一般转
15、化为+2价铜的化合物 氧氧化化剂剂氧氧化化剂剂如如:H+Cu2+Br2 H2O2 浓浓H2SO4 HNO3 等等弱弱强强(还原性还原性)2021/8/9 星期一33Fe2+Fe3+与与的鉴别的鉴别三、三、观察溶液颜色观察溶液颜色与与KSCN反应反应与与NaOH反应反应浅绿色浅绿色棕黄色棕黄色无明显现象无明显现象溶液变为血红色溶液变为血红色白色沉淀迅速变灰白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色绿色最后呈红褐色立即产生红立即产生红褐色沉淀褐色沉淀Fe3+Fe2+鉴别方法鉴别方法探究实验探究实验1：观察：观察Fe2+溶液和溶液和Fe3+溶液的溶液的颜色，分别与颜色，分别与KSCN 溶液及溶液及NaOH溶液
16、溶液反应，记录试验现象。反应，记录试验现象。2021/8/9 星期一34FeFe2+Fe3+强氧化剂强氧化剂弱氧化剂弱氧化剂Br2、Cl2、H2O2、浓、浓H2SO4、HNO3等等H2、CuSO4、I2、S 等等2021/8/9 星期一35 探究实验探究实验2：Fe2+到到 Fe3+的转化实验的转化实验转化类型实验方案实验现象离子方程式Fe2+Fe3+在试管中依次加入：在试管中依次加入：FeCl2溶液、溶液、KSCN溶液、新制氯水溶液、新制氯水在试管中依次加入：在试管中依次加入：FeCl2溶液、溶液、KSCN溶液、溴水溶液、溴水从浅绿色变为从浅绿色变为血红色。血红色。从浅绿色变为从浅绿色变为血
17、红色。血红色。Fe2+Cl2=无血红色出现无血红色出现2Fe2+Br2=2Fe3+2Br-在试管中依次加入：在试管中依次加入：FeCl2溶液、溶液、KSCN溶液、碘水溶液、碘水Fe3+Cl-2 2 2 2021/8/9 星期一36FeFe2+Fe3+强氧化剂强氧化剂弱氧化剂弱氧化剂强氧化剂强氧化剂?探究三探究三提供以下药品提供以下药品:铁粉铁粉 KI淀粉试纸淀粉试纸 FeCl3溶液溶液 KSCN溶液溶液请根据以上药品请根据以上药品,设计实验设计实验,探究探究Fe3+到到 Fe2+的转化的转化2021/8/9 星期一37 Fe3+到到 Fe2+的转化实验的转化实验转化类型实验方案实验现象离子方程
18、式Fe3+Fe2+取取FeClFeCl3 3于试管于试管中加过量铁粉中加过量铁粉,振荡再加振荡再加KSCNKSCN无血红色物质无血红色物质将将FeClFeCl3 3溶液滴溶液滴滴在滴在KIKI淀粉试纸淀粉试纸试纸变蓝试纸变蓝2Fe3+Fe3Fe2+2Fe3+2I-2Fe2+I2 思考思考:FeCl2试剂瓶底部放有一层铁粉试剂瓶底部放有一层铁粉,为什么为什么?2021/8/9 星期一38FeFe2+Fe3+强氧化剂强氧化剂弱氧化剂弱氧化剂强氧化剂强氧化剂还原剂还原剂还原剂还原剂还原剂还原剂还原性还原性氧化性氧化性还原性还原性氧化性氧化性“铁三角铁三角”2021/8/9 星期一39拓展思维拓展思维电子工业上电子工业上,在制作印刷电路时在制作印刷电路时,利用了利用了什么化学原理什么化学原理?2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+2021/8/9 星期一40本节课小结：本节课小结：一、铁、铜的物理和一、铁、铜的物理和化学性质化学性质二、二、Fe2+、Fe3+的相互转化、鉴别的相互转化、鉴别三、三、“铁三角铁三角”2021/8/9 星期一412021/8/9 星期一42