化学必修一第二单元 铁、铜的获取及应用教案

专题三  第二单元   鉄、铜的获取及应用

 3.2.1 从自然界获取铁、铜 教学案

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【学习目标】1、了解自然界铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。

2、掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。

【课前预习】

1．  铁、铜的存在：

铁、铜在自然界中主要以          的形式存在。常见的有磁铁矿         、赤铁

矿         ，常见的铜铁矿有黄铜矿（CuFeS2）、孔雀石        等。

2．  铁的冶炼：

工业上铁的冶炼是在       中进行的。原料有          、           、         

和               等。在冶炼过程中，铁元素被还原，还原剂是           ，产生还原剂的化学方程式                                 、                          。

由于矿石中有杂质需除去，所加造渣剂为        ，反应方程式为                   。

用这种方法炼出的铁是含碳2%～4.5%的        ，将生铁进一步冶炼，就可以得到用途广泛的钢。

3．  铜的冶炼：

工业上用                得到铜。次冶炼得到的铜，其含量达到99.5%～99.7%。通过

                法精炼铜，同等含量可以达到99.95%～99.98%。

 一﹒铁的冶炼

1、冶炼方法：热还原法（在高温下，用还原剂将铁从铁矿石中还原出来）

2、主要用到的原料有：铁矿石、焦碳、空气、石灰石等  

3、反应设备：炼铁高炉

4、还原剂（CO）的生成：  C+O2 CO2（供热）    CO2＋C 2CO

5、反应原理 ：   Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2      得到生铁

生铁的含碳量在2%～4.5%，一般应用在生产需要进一步降低含碳量，提高它的韧性，使得含碳量在2%以下，

除脉石，炉渣的生成：CaCO3 CaO+CO2↑    SiO2+CaO CaSiO3（液态）

冶炼铁时加生石灰的作用是作助熔剂，用来除去脉石中SiO2，SiO2熔点很高，在冶炼铁条件下，不能熔化，但石灰石在高温下分解出的CaO，能跟脉石中SiO2起反应而生成熔点较低的CaSiO3，且密度比铁水的小，所以浮在铁水的上面，从而分离得到铁水。

二、铜的冶炼

工业上主要用高温冶炼黄铜矿的方法获取铜。但是含有较多的其它金属单质，所获得的粗铜还要经过电解精炼

①     电解法：可直接电解氯化铜溶液获得，电解炼铜的铜可达99.95%～99.98%

CuCl2Cu+Cl2↑

② 湿法炼铜：活泼的金属从铜的化合物中置换出铜    

CuSO4+FeCu +FeSO4

③ 生物炼铜：利用细菌将矿石分化得到铜

④ 粗铜的精炼：（简单介绍如图）

拓展知识面：不锈钢

为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在12—30%的合金钢。

不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。

【生铁与钢小结】生铁与钢 

【课堂练习】

1．炼铁是利用    反应，在高温下用    剂把铁从      中    出来；炼钢是利用    反应，在高温下用      将       除去．

2．一般地说，含碳量在      的铁的合金叫做生铁；含碳量在      的铁的合金叫做钢．

3．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(Fe2O3)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，石灰石能除去铁矿中的二氧化硅。请填空：

(1)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式：                                  

(2)写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式：                           

(3)写出CaCO3参与反应的化学方程式:                                       

4．怎样用化学方法除去下列物质中混有的少量杂质，写出有关反应的离子方程式。

（1）铜粉中混有铁粉                                                        

（2）铁粉中混有铝粉                                                        

（3）FeCl2溶液中混有FeCl3                                                  

（4）FeCl2溶液中混有CuCl2                                                  

（5）FeCl3溶液中混有FeCl2                                                  

【课后练习】

1．用生铁冶炼钢的主要目的是                                         （      ）

A．用还原剂把氧化亚铁还原成铁

B．适当降低生铁里含碳量，调整钢合金元素含量，除去大部分硫磷等有害杂质．

C．加入各种合金元素，改善生铁的性能

D．把生铁提纯，除去生铁中的各种杂质

2．下列物质中不能直接作为炼铁矿石的是                              （      ）

A．磁铁矿    B．赤铁矿   C．黄铁矿    D．菱铁矿

3．用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水，得到60g沉淀，则该氧化屋是                                              （      ）

A．FeO     B．Fe2O3         C．CuO      D．Cu2O

4．高炉炼铁时，加入石灰石的作用是                                  （      ）

A．作还原剂     B．作熔剂       C．去SiO2     D．降低铁的熔点

5．下列可被工业上采用的冶金方法是                                  （      ）

A．  电解熔融的三氯化铝制铝       

B．焦碳还原磁铁矿

C．利用生物将CuS转化成CuSO4，再还原炼铜

D．电解熔融的三氧化二铝炼铝

6．下列矿石的主要成分与化学式不符的是                               （      ）

A．  赤铁矿（Fe2O3）                B．磁铁矿（Fe3O4）

C．黄铜矿（主要成分为CuZnS2）    D．孔雀石﹝Cu(OH)2·CuCO3﹞

7．均能使Fe2O3还原成Fe的一组物质是                                 （      ）

A．CO、H2、C             B．CO、O2、He    

C．CO2、 H2O、O2         D．CO2、He、C

8．一种无色气体A与红热的炭反应，得到另一种无色气体B；B在高温下与氧化铁反应，又得到A。则A、B分别为                                              （      ）

    A．CO2、O2       B．CO、O2     C．CO2、CO       D．CO 、CO2

9．把a g铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为a g，则原合金中铁的质量分数为     （      ）

A. 52.4%          B. 70%          C.47.6%        D.30%

【错题整理】

【问题反思】