高一化学专题三第二单元铁铜的获取及应用从自然界获取铁和铜教学市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件.pptx

第二单元第二单元 铁、铜获取及应用铁、铜获取及应用专题专题3 从矿物到基础材料从矿物到基础材料第1页猎户座流星雨景象猎户座流星雨景象 狮子座流星划过天空狮子座流星划过天空第2页 你在日常生活中见到过哪些金属制品？这些金属制品中，哪些含有铁和铜？交流与讨论交流与讨论zxxk学科网第3页第4页出土铜器制品出土铜器制品：汉代铜奔马汉代铜奔马越王剑越王剑司母戊铜方鼎司母戊铜方鼎颐和园铜牛颐和园铜牛第5页第6页铁和铜从哪里来？铁和铜从哪里来？怎么来？怎么来？第7页游离态形式铁和铜游离态形式铁和铜铜在地壳中含量约为铜在地壳中含量约为0.01%，少许少许以单质铜形式存在以单质铜形式存在天然铜天然铜铁是自然界里分布最广金属铁是自然界里分布最广金属元素之一，在地壳中质量约元素之一，在地壳中质量约占占5左右，仅次于铝，左右，仅次于铝，游离态游离态铁只能从陨石中得到。铁只能从陨石中得到。陨铁陨铁第8页磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)黄铁矿黄铁矿(FeS2)陨铁陨铁(Fe)赤铁矿赤铁矿(Fe2O3)(二硫化亚铁二硫化亚铁)常见铁矿石常见铁矿石磁铁矿磁铁矿菱铁矿菱铁矿(FeCO3)褐铁矿褐铁矿(Fe2O3nH2O)第9页毛赤铜矿毛赤铜矿(Cu2O)蓝铜矿蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2)黄铜矿（黄铜矿（CuFeS2）孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2CO3)常见铜矿石常见铜矿石第10页1你知道怎样将铁从化合态转化为游离态吗？（从化合价角度分析）2选取哪些还原剂？3.请回想学过知识，尽可能多写出实现上述转化方程式。交流与讨论交流与讨论Fe2O3FeH2 CO C第11页怎样把铁铜从化合态转化为游离态怎样把铁铜从化合态转化为游离态生成铁化学方程式生成铜化学方程式2Al+Fe2O3 =Al2O3+2Fe高温高温3H2+Fe2O3 =2Fe+3H2O 3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 Fe+CuCl2 =Cu+FeCl2 CO+CuO =Cu+CO2 H2+CuO =Cu+H2O 高温高温 3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2 C+2CuO =2Cu+CO2 C+2CuO =2Cu+CO2 第12页 土炉里边堆上柴火，上面放上铁矿石，炼出铁水顺炉内通道土炉里边堆上柴火，上面放上铁矿石，炼出铁水顺炉内通道汇聚于炉底，再从一小口流出，便能够作为生铁使用了。汇聚于炉底，再从一小口流出，便能够作为生铁使用了。古代炼铁古代炼铁第13页当代工业炼铁当代工业炼铁1 1、原料：、原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。2 2、设备：、设备：炼铁高炉炼铁高炉3 3、原理：、原理：4 4、造渣：、造渣：6 6、产品：、产品：生铁（含碳生铁（含碳2%-4.5%2%-4.5%）5 5、高炉煤气成份：、高炉煤气成份：N N2 2 CO CO CO CO2 2等等将生铁深入炼制，能够得到用途更为广泛钢（含碳量将生铁深入炼制，能够得到用途更为广泛钢（含碳量在在 0.03%2%）石灰石作熔剂除掉石灰石作熔剂除掉SiOSiO2 2第14页高炉结构图高炉结构图C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2石灰石石灰石第15页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、可压延第16页人类首先发觉并应用是铜而不是铁，你人类首先发觉并应用是铜而不是铁，你知道为何吗？知道为何吗？地球上存在少许单质铜，单质铁只存在陨铁中地球上存在少许单质铜，单质铁只存在陨铁中铁性质比铜活泼，铁性质比铜活泼，轻易氧化生锈轻易氧化生锈铁铁熔点（熔点（1539）又比铜（）又比铜（1083）高）高得多，就使得它比铜难于熔炼得多，就使得它比铜难于熔炼【交流与讨论交流与讨论】第17页1.1.湿法湿法炼铜：炼铜：Fe+Cu2+=Fe2+Cu炼铁和炼铜炼铁和炼铜(三三)铜冶炼铜冶炼:Mg+Cu2+=Mg2+Cu2Al+3Cu2+=2Al3+3Cu 我国西汉时炼丹家刘安所著我国西汉时炼丹家刘安所著淮南万毕术淮南万毕术中记载中记载“曾青得铁，则化为铜曾青得铁，则化为铜。”意思是说铜盐碰到铁时，就有意思是说铜盐碰到铁时，就有铜生成。实质就是我们现在所说：铜生成。实质就是我们现在所说：铁和可溶性铜盐发生置铁和可溶性铜盐发生置换反应换反应。这一发觉要比西方国家早。这一发觉要比西方国家早1700多年。在宋朝时采多年。在宋朝时采取这一方法炼铜已经有相当规模，每年炼铜取这一方法炼铜已经有相当规模，每年炼铜500吨。这种吨。这种炼铜方法在我国最早，是炼铜方法在我国最早，是湿法冶金湿法冶金先驱。先驱。第18页2.高温冶炼黄铜矿：高温冶炼黄铜矿：1.湿法冶铜：湿法冶铜：3.生物炼铜：生物炼铜：（99.95%99.98%）（99.5%99.7%）二、铜冶炼二、铜冶炼黄铜矿黄铜矿(CuFeS2)高温冶炼高温冶炼粗铜粗铜电解精炼电解精炼高纯铜高纯铜原理：原理：CuSO4CuSCu（细菌、氧气）（铁）优点：优点：污染小、反应条件简单、即使含量很低矿石也能被利用。污染小、反应条件简单、即使含量很低矿石也能被利用。Fe+CuSO4=FeSO4+Cu第19页总结总结铁（铁（Fe）铜（铜（Cu）存在存在形式形式主要主要矿石矿石冶炼冶炼方法方法主要主要流程流程游离态（陨铁）游离态（陨铁）主要化合态主要化合态游离态（少许）游离态（少许）主要化合态主要化合态高炉炼铁高炉炼铁（1）湿法炼铜）湿法炼铜（2）高温冶炼黄铜矿）高温冶炼黄铜矿（3）生物炼铜等生物炼铜等磁铁矿（磁铁矿（Fe304）黑）黑赤铁矿（赤铁矿（Fe203）红）红黄铜矿（黄铜矿（CuFeS2）孔雀石（孔雀石（CuCO3Cu(OH)2）高炉中炼成生铁，生高炉中炼成生铁，生铁深入炼制成钢铁深入炼制成钢高温冶炼得到含铜在高温冶炼得到含铜在99.599.7%铜，电解精铜，电解精炼得到纯度更高铜炼得到纯度更高铜第20页交流与讨论：交流与讨论：阅读下列图阅读下列图K Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag AuK Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Au约2前约25前约60前约60前（1 1）你认为金属开发、利用时间先后与其活动性活动性存在）你认为金属开发、利用时间先后与其活动性活动性存在怎样联络？怎样联络？（2 2）结合你学过知识，选择几个金属，指出它们冶炼方法，并写）结合你学过知识，选择几个金属，指出它们冶炼方法，并写出相关化学方程式。经过比较你是否发觉一些规律？出相关化学方程式。经过比较你是否发觉一些规律？金属冶炼普通原理金属冶炼普通原理第21页(四四)金属冶炼金属冶炼:电解法：电解法：适合用于活泼金属适合用于活泼金属(KAl)冶炼冶炼2NaCl(熔融熔融)2Na+Cl2 通电通电MgCl2(熔融熔融)Mg+Cl2 通电通电2Al2O3(熔融熔融)4Al+3O2 通电通电(电解熔融盐或氧化物电解熔融盐或氧化物)第22页(四四)金属冶炼金属冶炼:热还原法：热还原法：适合用于大多数金属适合用于大多数金属(ZnCu)冶炼冶炼3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2高温高温H2+CuO H2O+Cu高温高温4Na+TiCl4 4NaCl+Ti高温高温4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn高温高温惯用还原剂：惯用还原剂：C、CO、H2、活泼金属、活泼金属第23页(四四)金属冶炼金属冶炼:热分解法：热分解法：适合用于很不活泼金属适合用于很不活泼金属(HgAg)冶炼冶炼2HgO 2Hg+O2 2Ag2O 4Ag+O2 第24页K 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一样金属冶炼方法选择不一样金属冶炼方法选择2HgO =2Hg+O2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温MgCl2 =Mg+Cl2 通电第25页铁在人体中作用铁在人体中作用铁是维持生物主要物质，是制造血红铁是维持生物主要物质，是制造血红素和肌血球素主要物质，是促进维生素和肌血球素主要物质，是促进维生素素(维生素食品维生素食品)B族代谢必要物质。族代谢必要物质。成人摄取量是成人摄取量是1015mg。缺乏症：缺铁会造成贫血。缺乏症：缺铁会造成贫血。过量表现：呕吐、心衰、性机能障碍。过量表现：呕吐、心衰、性机能障碍。课外阅读资料课外阅读资料第26页食物中铁起源食物中铁起源铁铁(铁食品铁食品)丰富起源有牛肾、鱼子酱、鸡内脏、丰富起源有牛肾、鱼子酱、鸡内脏、可可粉、鱼粉、肝脏、土豆、精白米、黄豆粉、可可粉、鱼粉、肝脏、土豆、精白米、黄豆粉、麦糠、麦胚和小麦黄豆混合粉。麦糠、麦胚和小麦黄豆混合粉。良好起源有牛肉、红糖、蛤肉、干果、蛋黄、良好起源有牛肉、红糖、蛤肉、干果、蛋黄、猪和羊肾脏。猪和羊肾脏。普通起源有芦笋、豆类、鸡、强化面包、鱼、普通起源有芦笋、豆类、鸡、强化面包、鱼、羊肉、扁豆类、花生类、豌豆类、香肠、午餐肉、羊肉、扁豆类、花生类、豌豆类、香肠、午餐肉、菠菜和全蛋。菠菜和全蛋。微量起源有干酪、脂肪、油微量起源有干酪、脂肪、油(油食品油食品)、新鲜水、新鲜水果、罐头类水果果、罐头类水果(水果食品水果食品)、冰淇淋、牛奶、许、冰淇淋、牛奶、许多新鲜蔬菜和罐头蔬菜多新鲜蔬菜和罐头蔬菜(蔬菜食品蔬菜食品)、酸奶和糖。、酸奶和糖。第27页