课件65张PPT。化学:专题3第2单元《铁、铜的获取及应用》课件PPT(苏教版必修1)炼铁和炼铜思考:在自然界里,铁、铜是以什么形式存在的?解析:铁是一种活泼的金属,因此,自然界
里的铁是以化合态的形式存在的。除
了天外坠至地球的陨铁外,自然界里
不存在游离态的铁。而铜的化学性质
比铁稳定,在自然界中主要以化合态
存在,也有少量单质铜炼铁和炼铜铁矿石的成分和种类铁矿石脉石和硫磷杂质铁化合物Fe3O4(磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石)2Fe2O3·3H2O(褐铁矿石)FeCO3(菱铁矿石)炼铁和炼铜铜矿石的成分和种类黄铜矿(CuFeS2)
孔雀石(CuCO3●Cu(OH)2)分组讨论如何将铁、铜从化合态转化为游离态?炼铁和炼铜一 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:高炉(1)原料:铁矿石,焦炭,石灰石,空气
(4)炼铁的主要反应过程:
炼铁和炼铜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)
高温高温炼铁和炼铜(5)炼铁产品:生铁(6)炼铁和环保节能高炉煤气:CO、CO2、N2炼铁和炼铜生铁和钢的比较2%~4.3%0.03%~2%硅锰(较多)
硫磷(较多)硅锰(适量)
硫磷(较少)可铸不可锻可铸,可锻,可压延硬而脆硬而韧,有弹性二 铁合金的性质工业炼铜简介铜矿石中铜的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有开采价值,因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去,而得到含铜量较高(8%~35%)的精矿砂。
从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以黄铜矿为例,首先把精矿砂、熔剂(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或无烟煤)混合,投入“密闭”鼓风炉中,在1 000 ℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2(用于制硫酸),大部分的砷、锑等杂质成为As2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去:
2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑一部分铁的硫化物转变为氧化物:
2FeS+3O2=2FeO+2SO2↑
Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的,它的含铜率在20%~50%之间,含硫率在23%~27%之间),FeO跟SiO2形成熔渣:FeO+SiO2=FeSiO3
熔渣浮在熔融冰铜的上面,容易分离,借以除去一部分杂质。 然后把冰铜移入转炉中,加入熔剂(石英砂)后鼓入空气进行吹炼(1 100 ℃~1 300 ℃)。由于铁比铜对氧有较大的亲和力,而铜比铁对硫有较大的亲和力,因此冰铜中的FeS先转变为FeO,跟熔剂结合成渣,而后Cu2S才转变为Cu2O,Cu2O跟Cu2S反应生成粗铜(含铜量约为98.5%)。
2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑
2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑
再把粗铜移入反射炉,加入熔剂(石英砂),通入空气,使粗铜中的杂质氧化,跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后,再喷入重油,由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7%。 1、电解精炼铜 99.95%~99.98%
2、生物炼铜
请同学们阅读课本P71的相关内容,用笔画出重点的字词。知识拓展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。”
意思是说铜盐遇到铁时,就有铜生成。实质就是我们现在所说的:
铁和可溶性铜盐发生的置换反应。
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,是湿法冶金的先驱。很活泼金属较活泼和不活泼金属一.铁和铜的获取和应用方法比较海水中NaCl海水MgCl2铝土矿中Al2O3赤铁矿 磁铁矿 等黄铜矿 孔雀石 等电解电解电解还原剂还原还原剂还原
炼铁和炼铜练习:1、高炉煤气的主要成分是什么?如何处理高炉煤气?
2、炼铁中为什么要用石灰石?
3、高炉煤气能够废物利用变为燃料,炉渣能否
也可废物利用?
4、炼铁中得到的铁是纯铁吗?5.自然界中存在的元素大多以化合态存在,而我们在生产和生活中需要许多单质,如金属铁、氯气等,把某元素由化合态变为游离态,则它 ( )A.被氧化
B.被还原
C.有可能被氧化,也可能被还原
D.由高价变为低价C鞍钢2000立方米高炉外景图高炉结构图C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3
=2Fe+3CO2磁铁矿赤铁矿陨铁天然铜蓝铜矿黄铜矿孔雀石铁、铜及其化合物的应用从矿物到基础材料第二单元(第二课时)你知道吗?铜钱司母戊鼎你知道吗?铜镜铜陵墓:铜马车你知道吗?铁弯锄铁镢头铁灯铁熨斗你知道吗?你知道吗?犁拖拉机江阴长江大桥你知道吗?江阴钢绳厂
你知道吗?银白色的纯铁紫红色固体一、单质的物理性质铁:银白色固体、能被磁铁吸引
铜:紫红色固体
铁、铜都是热和电的良导体
都有延展性.
铁和铜的密度较大,熔沸点较高1.铁在氧气中燃烧
2.铁在氯气中燃烧
3.铁与盐酸反应
4.铁与硫酸铜溶液反应
5.铜在氯气中燃烧
6.铜与硝酸银溶液反应二、单质的化学性质Fe+Cu2+=Fe2++CuCu+2Ag+=Cu2++2AgFe+2H+=Fe2++H2↑不反应特别提醒①铜在反应中一般转化为+2价铜的化合物。②铁跟氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜溶液等)反应转化为亚铁化合物。③铁跟氧化性较强的氧化剂(如氯气、硝酸等)反应转化为+3价铁的化合物。小结:+2、+3观察溶液颜色与KSCN反应与NaOH反应浅绿色棕黄色无明显现象溶液变为血红色白色沉淀迅速变灰
绿色最后呈红褐色立即产生红
褐色沉淀
结论KSCN一、无明显变化二、加入KSCN
溶液后溶液呈
血红色结论(一)溶液变成血红色(二)加铁粉后
溶液由黄色变成
浅绿色加KSCN
溶液后无明显变化小结:氧化性较强的氧化剂如Cl2、硝酸等化合价 , 升高需加入氧化剂。还原剂。降低Fe氧化性较强的氧化剂如Cl2、硝酸等Zn 、Al、 Mg等等Zn、Al、Mg五、铁及铜的化合物的应用1、铁的化合物①Fe2O3作颜料②氯化铁、硫酸亚铁可作净水剂③作磁性材料④维持生命的微量元素2、铜的化合物:铜盐可杀菌,CuSO4溶液杀灭寄生虫,治疗皮肤病。 试一试1.实验室配制的FeSO4溶液久置是否会变质?为什么?
如何鉴定它已经变质?
2.如何防止FeSO4溶液变质?
练一练1、能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是:
①KSCN②Fe③FeCl2④NaOH( )
A.④ B. ① C. ③ D. ②2、某溶液中加入KSCN溶液无明显现象,再滴加氯水,溶液立即变为红色,说明原溶液中一定含有( )
A.Fe3+ B. Fe2+ C. Cu2+ D. Zn2+BD4、要证明某溶液中不含 练一练:而可能含有,进行如下实验操作时最佳顺序为①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4 ③加入少量KSCN溶液( )A. ①③ B. ③② C. ③① D. ①②③C3、向某溶液中加入含的溶液后,无明显变化,当再滴加几滴新制氯水后,混合液变成血红色,则下列结论中错误的是 ( )BFe与稀硫酸反应生成硫酸亚铁还是
硫酸铁?如何通过实验来探究?铜与硝酸银溶液反应Fe3+ + 3SCN - = Fe(SCN)3可溶血红色注意: Fe3+ 遇SCN - 显血红色
Fe2+ 遇SCN –不变色用途:用KSCN溶液检验溶液中是否含有Fe3+ 钢铁的腐蚀:钢铁的腐蚀是指钢铁与周围的物质接触,发生化学反应而被侵蚀损耗的过程。第二单元 铁、铜的获取及应用§3 钢铁的腐蚀1、钢铁腐蚀的危害情况?
2、钢铁易腐蚀,为什么比铁更活泼的金属Al、 Zn等不易腐蚀?
3、通过观察,你发现哪些场所的钢铁易被腐
蚀?
4、你认为钢铁的腐蚀需要什么条件?
5、请设计实验验证你的预测(参考P75活动
与探究,填写下表)。 一、钢铁腐蚀的危害(分组预习课本、查阅资料、实地考察完成下列问题)你知道吗 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的,据70年代美国的一份统计报告称,全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于金属年产量的1/3,全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约达70000亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍.
目前我国由于金属材料的腐蚀损失每年大约5000亿元人民币,约占我国国民生产总值的6%左右。当前,世界各国都有许多优秀的科学家,从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。一旦有新的突破,产生的经济效益和社会影响,必将是巨大的。1、钢铁腐蚀的危害情况? 纯净的铁抗腐蚀能力强,不易被腐蚀,但其硬度不够,因此使用得多的还是碳素钢。通常使用的锌、铝制品纯度高,表面被氧化时形成致密的氧化膜,阻止氧气、水的渗入使腐蚀停止,即致密的氧化膜是保护的关键。 2、钢铁易腐蚀,为什么比铁更活泼的金属Al、 Zn等不易腐蚀?你知道吗钢铁在潮湿的空气中易被腐蚀。3、通过观察,你发现哪些场所的钢铁易被腐蚀?你知道吗4、你认为钢铁的腐蚀需要什么条件?你知道吗空气、水二、钢铁腐蚀的原因(P75活动与探究)铁钉没有生锈铁钉没有生锈铁钉生锈了铁钉锈的更厉害1、铁钉生锈是铁钉与空气与水蒸气作用的结果。2、电解质能促进铁钉的生锈2、原理分析:二、钢铁腐蚀的原因-2e-被氧化钢铁腐蚀的本质FeFe2+(2)空气和水在钢铁腐蚀过程中起了什么反应?2、原理分析:二、钢铁腐蚀的原因答:氧气作为氧化剂,化合价降低,该过程可表示为:O2+2H2O +4e 4OH- Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3钢铁的吸氧腐蚀2、原理分析:二、钢铁腐蚀的原因(3)如果是在酸性环境中,氧化剂还是氧气么?答:不是。在酸性环境下,氧化剂是H+。Fe+2H+=Fe2++H2↑钢铁的析氢腐蚀自行车的不同构件分别采取了什么防锈措施三、钢铁腐蚀的防护三、钢铁腐蚀的防护(P76交流与讨论)外加保护层改变钢铁的内部结构在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属外加电源涂漆、搪瓷表面钝化等防止钢铁与空气及水蒸气接触不锈钢活泼金属被氧化,而钢铁被保护电源负极提供电子避免铁失去电子钢铁水闸船壳上附着锌块(P77图)健身器材刷油漆以防锈衣架和电线的外面包上一层塑料层某些工具的“机械传动部位”选用油脂来防锈 自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的Cr?不锈钢:钢铁中加入一定量的铬、镍元素,可以改变钢铁的内部结构,使钢铁的抗腐蚀能力大大提高。用牺牲锌块的方法来保护船身用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀电热水器镁棒最好及时换 以防漏电(图) 因为没及时更换镁棒而被破坏的热水器内胆