高中化学3.2.1从自然界获取铁和铜课件苏教版

第二单元　铁、铜的获取及应用 第1课时　从自然界获取铁和铜 1.了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的矿物。 2.掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。 3.体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影响。 自主学习·新知全解 陨铁 Fe3O4 Fe2O3 CuFeS2 CuCO3·Cu(OH)2 eq \a\vs4\al(自然界中的铁和铜) (1)游离态eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(铁元素——______古称“天石”,铜元素——单质铜)) (2)化合态——存在于矿石中。 矿石 磁铁矿 赤铁矿 黄铜矿 孔雀石 主要成分 ______ ______ ________ _________________ [微点拨] 铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属。　 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：　C [自我诊断] 下列说法正确的是(　　) A．青铜器时代、铁器时代均已远离我们几千年，铜、铁不再是重要的金属材料 B．当代使用的铜和铁大都是经过物理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 获取的 C．自然界中铁主要以磁铁矿、赤铁矿等化合态形式存在 D．生铁的含碳量不如钢的高 化合态的铁还原为游离态的铁 eq \a\vs4\al(铁、铜的冶炼) 1．铁的冶炼 (1)原理：高温下用还原剂将______________________________。 (2)设备：炼铁高炉，如下图所示。 铁矿石、焦炭、空气 [微点拨] 炼铁时从炼铁高炉顶部加料，从底部鼓入空气的优点是增大固体反应物与气体反应物的接触面积，使反应充分进行。 (3)原料：_______________________和石灰石。 CuSO4 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 2．铜的冶炼 (1)工业高温炼铜的流程。 eq \x(\a\al(黄铜矿,CuFeS2)) eq \o(――→,\s\up17(高温),\s\do15(灼烧)) eq \x(粗铜含Ag、Au、Fe、Zn等) eq \o(――→,\s\up17(电解),\s\do15(精炼)) eq \x(\a\al(精铜纯度,99.95%～99.98%)) (2)生物炼铜。 ①原理：CuSeq \o(――→,\s\up17(细菌),\s\do15(O2))_________eq \o(――→,\s\up17(Fe))Cu。 ②特点：成本低、污染小、反应条件简单等。 (3)湿法炼铜。 ①原理：用活泼的金属(如铁)置换出铜盐中的铜。 ②主要反应：离子方程式_______________________。 化合态 游离态 高温还原法 电解法 湿法冶金 3．金属的冶炼 (1)概念：金属冶炼是把金属从_________变为_________的过程。 (2)常用方法：________________、_________、___________。 [自我诊断] 判断下列说法正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)炼铁时，加入石灰石的目的是加快氧化铁的还原。(×) (2)从炼铁高炉中出来的铁水是纯铁。(×) (3)工业炼铁时，焦炭的作用是为反应提供能量和反应所需的还原剂(CO)。(√) (4)高温炼铜和湿法炼铜都是将铜的化合物还原成单质铜，而生物炼铜不涉及氧化还原反应。(×) 合作探究·课堂讲练 金属的活泼性和金属的冶炼方法 [典例1]　冶炼金属一般有下列方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气，或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法，这四种方法在工业上均有应用。 (1)请对下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的序号填入表格中的空格中： 火烧孔雀石炼铜 湿法炼铜 铝热法炼铁 从光卤石中炼镁 (2)请再列举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个(用化学方程式表示)： ①_____________________________________________________________； ②__________________________________________________________； ③________________________________________________________； ④_______________________________________________________。 (3)在工业炼铁的过程中，焦炭的作用是__________________________________________________________________。 解析：　(1)火烧孔雀石炼铜是用C还原孔雀石分解得到CuO，故选①；湿法炼铜和铝热法炼铁都是利用活泼金属置换较不活泼的金属，故选③；而光卤石炼镁的反应为MgCl2eq \o(=====,\s\up17(电解))Mg＋Cl2↑，故选④。 (2)根据金属活动性，较强的金属、活泼性介于Zn～Cu的金属、活泼性较弱的金属分别采用电解法、热还原法、热分解法。 (3)在炼铁的过程中，焦炭的作用有两个：一是燃烧提供反应所需要的能量，二是通过反应，给炼铁提供还原剂。 答案：　(1)①　③　③　④ (2)①2Fe2O3＋3Ceq \o(=====,\s\up17(高温))4Fe＋3CO2 ②Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag ③3MnO2＋4Aleq \o(=====,\s\up17(高温))3Mn＋2Al2O3 ④2Al2O3eq \o(=====,\s\up17(电解))4Al＋3O2↑ (3)提供能量和还原剂 [思考感悟]　 1．金属冶炼的实质：Mn＋＋ne－===M 2．金属冶炼的方法 (1)金属冶炼方法的选择与金属的活泼性有关 金属的活动性顺序 K、Ca、Na、Mg、Al Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失电子能力 强―→弱 金属离子得电子能力 弱―→强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或特殊措施 强大电流提供电子 H2、CO、C、Al等加热 加热 物理方法或化学方法 (2)各种冶炼方法示例 ①热分解法：适用于金属活动性顺序中很不活泼的金属，如： 2HgOeq \o(=====,\s\up17(△))2Hg＋O2↑ 2Ag2Oeq \o(=====,\s\up17(△))4Ag＋O2↑ ②热还原法：适用于金属活动性顺序中处于中间或金属活动性与之相当的金属。常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等，如： Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe＋3CO2 WO3＋3H2eq \o(=====,\s\up17(高温))W＋3H2O Cr2O3＋2Aleq \o(=====,\s\up17(高温))2Cr＋Al2O3 ③电解法：适用于活泼金属，电解熔融盐或氧化物，也可以用于铜、银等金属的精炼，如： 2Al2O3eq \o(=====,\s\up17(通电))4Al＋3O2↑ 2NaCleq \o(=====,\s\up17(通电))2Na＋Cl2↑ [变式训练]　Fe是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中的铁矿石主要有磁铁矿和赤铁矿。在高炉炼铁过程中，除了加入铁矿石，还应加入焦炭和石灰石。 (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)写出焦炭在高炉中所参与的两个主要化学反应方程式： _______________________________________________________________，_________________________________________________________________。 (4)加入石灰石的作用是____________，CaCO3所参与的两个化学反应方程式：_______________________________________________________________，___________________________________________________________________。 解析：　(1)高炉炼铁的过程及有关化学方程式。 ①CO的产生：C＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))CO2，CO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO ②Fe的冶炼：Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe＋3CO2 ③造渣：CaCO3eq \o(=====,\s\up17(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3 答案：　(1)Fe3O4 (2)Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up17(高温))2Fe＋3CO2 (3)C＋O2eq \o(=====,\s\up17(点燃))CO2　CO2＋Ceq \o(=====,\s\up17(高温))2CO (4)除去杂质(SiO2)　CaCO3eq \o(=====,\s\up17(高温))CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2eq \o(=====,\s\up17(高温))CaSiO3 Fe2O3质量含量的测定 [典例2]　有已准确称量的W g的Fe2O3和FeO混合物，某同学利用下列实验装置和药品以测定混合物中Fe2O3的质量，如下图所示，已知草酸能发生如下反应： H2C2O4(s)eq \o(――→,\s\up17(浓H2SO4),\s\do15(△))CO2↑＋CO↑＋H2O。实验中还可选用的试剂有3 mol·L－1NaOH 50 mL，浓H2SO4,1 mol·L－1Ba(OH)2溶液150 mL以及适当温度等。 (1)实验开始时，盛放草酸(s)的烧瓶，应是先加入浓H2SO4还是先加热？________________。请说明理由：__________________________________。 (2)写出D装置中发生反应的化学方程式：________________________________________。C装置的作用是________。 (3)写出B装置中发生反应的离子方程式：_________________________________________。 (4)若反应完全后，称得D装置中生成Fe的质量为W1 g，则混合物中含Fe2O3的质量为______________。 (5)本实验还可采用称量E中生成BaCO3的质量来进行推算，在此实验条件下，称取的Fe2O3和FeO的混合物质量W应小于__________g，而后用草酸的物质的量应不大于__________mol。 解析：　图中A用于制CO，B中NaOH溶液用于除CO2，C中浓H2SO4用来干燥CO，E中Ba(OH)2用来吸收反应生成的CO2，气球收集未反应的CO。 步骤(4)中，设原来Fe2O3和FeO物质的量分别为x和y，则160x＋72y＝W；3x＋y＝eq \f(W－W1,16)；联立后解得x＝eq \f(7W－9W1,112)，进一步解得m(Fe2O3)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10W－\f(90W1,7)))g。 步骤(5)中，n(NaOH)＝n[Ba(OH)2]＝0.15 mol，NaOH最多吸收0.15 mol CO2，通入Ba(OH)2的CO2应不大于0.15 mol。当Fe2O3中含0.15 mol氧元素时质量为8 g，当FeO中含0.15 mol氧元素时质量为10.8 g。要使Fe2O3和FeO完全被还原，混合物质量应小于10.8 g。 答案：　(1)先加入浓H2SO4　先加热烧瓶，再滴冷的浓H2SO4会使烧瓶炸裂 (2)Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up17(△))2Fe＋3CO2，FeO＋COeq \o(=====,\s\up17(△))Fe＋CO2　吸收水蒸气 (3)CO2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋H2O；CO2＋OH－===HCOeq \o\al(－,3) (4)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10W－\f(90,7)W1))g (5)10.8　0.15 谢谢观看！