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1、從自然界中獲取鐵和銅煉鐵和煉銅思考:在自然界里,鐵、銅是以什么形式存在的?解析:鐵是一種活潑的金屬,因此,自然界里的鐵是以化合態(tài)的形式存在的。除了天外墜至地球的隕鐵外,自然界里不存在游離態(tài)的鐵。而銅的化學性質比鐵穩(wěn)定,在自然界中主要以化合態(tài)存在,也有少量單質銅煉鐵和煉銅鐵礦石的成分和種類鐵礦石脈石和硫磷雜質鐵化合物Fe3O4(磁鐵礦石)Fe2O3(赤鐵礦石)2Fe2O3·3H2O(褐鐵礦石)FeCO3(菱鐵礦石)煉鐵和煉銅銅礦石的成分和種類黃銅礦(CuFeS2)孔雀石(CuCO3●Cu(OH)2)分組討論如何將
2、鐵、銅從化合態(tài)轉化為游離態(tài)?生成鐵的化學方程式生成銅的化學方程式煉鐵和煉銅一煉鐵:鐵礦石(化合態(tài))→鐵單質(游離態(tài))(2)基本反應原理:利用氧化還原反應,在高溫下,用還原劑(主要是CO)從鐵礦石中還原出鐵。(3)設備:高爐(1)原料:鐵礦石,焦炭,石灰石,空氣(4)煉鐵的主要反應過程:3CO+Fe2O32Fe+3CO2高溫煉鐵和煉銅煉鐵的主要反應過程①產生還原劑:C+O2→CO2CO2+C→2CO(空氣,焦炭)②還原鐵礦石:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(鐵礦石)③造渣(除脈石):CaCO3→CO2+CaO
3、CaO+SiO2→CaSiO3(熔劑:石灰石)高溫高溫煉鐵和煉銅(5)煉鐵產品:生鐵(6)煉鐵和環(huán)保節(jié)能高爐煤氣:CO、CO2、N2煉鐵和煉銅生鐵和鋼的比較2%~4.3%0.03%~2%硅錳(較多)硫磷(較多)硅錳(適量)硫磷(較少)可鑄不可鍛可鑄,可鍛,可壓延硬而脆硬而韌,有彈性二鐵合金的性質工業(yè)煉銅簡介銅礦石中銅的含量在1%左右(0.5%~3%)的便有開采價值,因為采用浮選法可以把礦石中一部分脈石等雜質除去,而得到含銅量較高(8%~35%)的精礦砂。從銅礦石冶煉銅的過程比較復雜。以黃銅礦為例,首先把精礦砂、
4、熔劑(石灰石、砂等)和燃料(焦炭、木炭或無煙煤)混合,投入“密閉”鼓風爐中,在1000℃左右進行熔煉。于是礦石中一部分硫成為SO2(用于制硫酸),大部分的砷、銻等雜質成為As2O3、Sb2O3等揮發(fā)性物質而被除去:2CuFeS2+O2=Cu2S+2FeS+SO2↑一部分鐵的硫化物轉變?yōu)檠趸铮?FeS+3O2=2FeO+2SO2↑Cu2S跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”(主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的,它的含銅率在20%~50%之間,含硫率在23%~27%之間),FeO跟SiO2形成熔渣:FeO
5、+SiO2=FeSiO3熔渣浮在熔融冰銅的上面,容易分離,借以除去一部分雜質。然后把冰銅移入轉爐中,加入熔劑(石英砂)后鼓入空氣進行吹煉(1100℃~1300℃)。由于鐵比銅對氧有較大的親和力,而銅比鐵對硫有較大的親和力,因此冰銅中的FeS先轉變?yōu)镕eO,跟熔劑結合成渣,而后Cu2S才轉變?yōu)镃u2O,Cu2O跟Cu2S反應生成粗銅(含銅量約為98.5%)。2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2↑2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑再把粗銅移入反射爐,加入熔劑(石英砂),通入空氣,使粗銅中的雜質氧化,跟熔劑形
6、成爐渣而除去。在雜質除到一定程度后,再噴入重油,由重油燃燒產生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅。得到的精銅約含銅99.7%。1、電解精煉銅99.95%~99.98%2、生物煉銅請同學們閱讀課本P71的相關內容,用筆畫出重點的字詞。知識拓展我國西漢時的煉丹家劉安所著《淮南萬畢術》中記載“曾青得鐵,則化為銅?!币馑际钦f銅鹽遇到鐵時,就有銅生成。實質就是我們現在所說的:鐵和可溶性銅鹽發(fā)生的置換反應。這一發(fā)現要比西方國家早1700多年。在宋朝時采用這一方法煉銅已有相當規(guī)模,每年煉銅500噸。這種煉銅方法
7、在我國最早,是濕法冶金的先驅。金屬存在形式冶煉方法NaMgAlFeCu很活潑金屬較活潑和不活潑金屬一.鐵和銅的獲取和應用方法比較海水中NaCl海水MgCl2鋁土礦中Al2O3赤鐵礦磁鐵礦等黃銅礦孔雀石等電解電解電解還原劑還原還原劑還原煉鐵和煉銅練習:1、高爐煤氣的主要成分是什么?如何處理高爐煤氣?2、煉鐵中為什么要用石灰石?3、高爐煤氣能夠廢物利用變?yōu)槿剂?,爐渣能否也可廢物利用?4、煉鐵中得到的鐵是純鐵嗎?5.自然界中存在的元素大多以化合態(tài)存在,而我們在生產和生活中需要許多單質,如金屬鐵、氯氣等,把某元素由化合
8、態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài),則它()A.被氧化B.被還原C.有可能被氧化,也可能被還原D.由高價變?yōu)榈蛢rC鞍鋼2000立方米高爐外景圖高爐結構圖C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2磁鐵礦赤鐵礦隕鐵天然銅藍銅礦黃銅礦孔雀石執(zhí)教者:琚洪芳鐵、銅及其化合物的應用專題3從礦物到基礎材料第二單元(第二課時)江山實驗中學你知道嗎?銅錢司母戊鼎你知道嗎?銅鏡銅陵墓:銅馬車你知道嗎