苏教版高中化学必修一《铁铜的获取及应用》（创新课件）2.ppt

1、 19471947年二月年二月1212日日10:3810:38（UTUT）时候，有）时候，有众多火球般的流星雨从天际划过，就降落在众多火球般的流星雨从天际划过，就降落在苏联西伯利亚，靠近乌苏里江，滨海省苏联西伯利亚，靠近乌苏里江，滨海省（Maritime ProvinceMaritime Province），离最近的城镇），离最近的城镇纽佛宝特福卡（纽佛宝特福卡（NovopoltavkaNovopoltavka）还有二）还有二十五英哩之遥，覆盖有浓密森林的希霍特十五英哩之遥，覆盖有浓密森林的希霍特阿林山脉（阿林山脉（Sikhote-Alin MountainsSikhote-Alin Moun

2、tains）。）。详细地点在北纬详细地点在北纬46469 93636”东京东京13413439391212”。当时，流星雨的覆盖范围约为当时，流星雨的覆盖范围约为660,000 660,000 平方平方公尺，造成了公尺，造成了106 106 个主要的陨石撞击坑洞，个主要的陨石撞击坑洞，其中最大的有其中最大的有28 28 公尺的直径；坑内、坑外公尺的直径；坑内、坑外所寻获的陨石碎片，最大的一颗有三百公斤所寻获的陨石碎片，最大的一颗有三百公斤重，林林总总共寻获重，林林总总共寻获23,000 23,000 公斤。公斤。经化验结果，经化验结果，希霍特阿林陨石含有：希霍特阿林陨石含有：镍镍Ni5.87

3、Ni5.87；铁铁Fe94%Fe94%镓镓Ga51.8ppm,Ga51.8ppm,锗锗Ge161ppm,Ge161ppm,铱铱Ir0.029ppm.Ir0.029ppm.硬度：硬度：4-5 4-5；比重比重7.8 7.8；具有强磁性。；具有强磁性。具有维德曼具有维德曼6060、120120交角效应，线交角效应，线条宽约条宽约9mm9mm（IIBIIB）一、学习目标一、学习目标1 1了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。掌握了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。掌握高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。体会铁、铜的冶炼对人类高炉炼铁、湿法炼铜的化学原理。体会铁、铜的冶炼对人类文明的重要影

4、响。文明的重要影响。2 2掌握掌握FeFe2 2、FeFe3 3的性质及相互转化。学会用化学方法鉴别的性质及相互转化。学会用化学方法鉴别FeFe2 2与与FeFe3 3 。系统掌握铁及其化合物的化学性质。在。系统掌握铁及其化合物的化学性质。在“实验实验一反思一再实验一再反思一反思一再实验一再反思”的过程中体验实验探究的方法和的过程中体验实验探究的方法和技能。通过列表比较和图示联系的方式，在了解、掌握技能。通过列表比较和图示联系的方式，在了解、掌握FeFe2 2、FeFe3 3的性质的同时，学习科学的思维方法和学习方式。的性质的同时，学习科学的思维方法和学习方式。3 3了解金属腐蚀的利弊。了解钢

5、铁电化学腐蚀和化学腐蚀的了解金属腐蚀的利弊。了解钢铁电化学腐蚀和化学腐蚀的原理。应用已有的化学知识进行钢铁防护。通过查阅资料，原理。应用已有的化学知识进行钢铁防护。通过查阅资料，了解合理开发、利用自然资源的重要性，同时形成珍惜、保了解合理开发、利用自然资源的重要性，同时形成珍惜、保护自然资源的意识。护自然资源的意识。第二单元铁、铜的获取及应用第二单元铁、铜的获取及应用中国商代晚期的青铜器。中国商代晚期的青铜器。19391939年于河南年于河南安阳殷墟商代晚期墓出土。因腹内壁铸安阳殷墟商代晚期墓出土。因腹内壁铸有有“司母戊司母戊”三字而得名。亦有人释作三字而得名。亦有人释作“后母戊后母戊”，后母

6、戊即商王武丁妻子之，后母戊即商王武丁妻子之一的妇妌。该鼎造型庄严雄伟。长方形一的妇妌。该鼎造型庄严雄伟。长方形腹，每面四边及足上部饰兽面纹。双耳，腹，每面四边及足上部饰兽面纹。双耳，外侧饰双虎噬人首纹。四足中空。高外侧饰双虎噬人首纹。四足中空。高1.331.33米，口长米，口长1.101.10米，重达米，重达875875千克。千克。用陶范铸造，鼎体（包括空心鼎足）浑用陶范铸造，鼎体（包括空心鼎足）浑铸，其合金成分为：铜铸，其合金成分为：铜84.7784.77，锡，锡11.4411.44，铅，铅2.762.76，其他，其他0.90.9。司司母戊鼎是前已发现的中国古代形体最大母戊鼎是前已发现的中国

7、古代形体最大和最重的青铜器，在世界上也是仅见的，和最重的青铜器，在世界上也是仅见的，反映出商代青铜冶铸业具有极高水平。反映出商代青铜冶铸业具有极高水平。现藏于中国历史博物馆。现藏于中国历史博物馆。铁铁刃刃铜铜钺钺河北藁城台西村商代河北藁城台西村商代遗址中发现一件铁刃遗址中发现一件铁刃铜钺，其年代相当于铜钺，其年代相当于公元前十四世纪前后；公元前十四世纪前后；北京平谷刘家河商代北京平谷刘家河商代中期的墓葬中发现一中期的墓葬中发现一件铁刃铜钺；现存于件铁刃铜钺；现存于美国弗里尔美术馆的美国弗里尔美术馆的二件铁器，一件是铁二件铁器，一件是铁刃铜钺，一件是铁援刃铜钺，一件是铁援铜戈，这二件铁器传铜戈，

8、这二件铁器传说出自河南浚县商末说出自河南浚县商末周初的墓葬周初的墓葬。一、从自然界中获取铁和铜一、从自然界中获取铁和铜（一）铁、铜的存在（一）铁、铜的存在磁磁铁铁矿矿赤赤铁铁矿矿黄黄铜铜矿矿孔孔雀雀石石天天然然铁铁磁铁矿：磁铁矿：Fe3O4赤铁矿：赤铁矿：Fe2O3黄铜矿：黄铜矿：CuFeS2孔雀石：孔雀石：CuCO3Cu(OH)2（二）铁、铜的冶炼原理（二）铁、铜的冶炼原理生成铁的化学方程式生成铁的化学方程式（1）（2）（3）（4）3232OAl2Fe 2AlOFe高温O3H2Fe 3HOFe22322323CO2Fe 3COOFe2323CO4Fe 3CO2Fe（二）铁、铜的冶炼原理（二）

9、铁、铜的冶炼原理生成铜的化学方程式生成铜的化学方程式（1）（2）（3）（4）CuFeSOCuSOFe442COCu COCuOOHCu HCuO222CO2Cu C2CuO上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉（三）铁、铜的冶炼（三）铁、铜的冶炼1.高炉炼铁高炉炼铁（1）设备：）设备：（2）原料：）原料：（3）原理：）原理：（4）主要反应：）主要反应：还原剂的生成：还原剂的生成：铁矿石的还原：铁矿石的还原：炉渣的形成：炉渣的形成：2323CO2Fe 3COOFe（5）产品：）产品：炼铁高炉炼铁高炉铁矿石、焦炭、空气、石灰石铁矿石、焦炭、空气、石灰石22CO OC2CO CCO223C

10、OCaO CaCO高温32CaSiO SiOCaO高温含碳含碳2%4.5%的生铁的生铁含碳含碳0.03%2%的钢的钢在高温下，用在高温下，用CO把铁从矿石中还原出来把铁从矿石中还原出来1 1下列物质中，不属于合金的是（下列物质中，不属于合金的是（）A A硬铝硬铝B B黄铜黄铜C C钢铁钢铁D D水银水银概念概念:两种或两种以上金属（或非金属）相两种或两种以上金属（或非金属）相互熔合而成的具有金属特性的物质。互熔合而成的具有金属特性的物质。特性特性:合金的熔点低于其各组成金属熔点合金的熔点低于其各组成金属熔点低低。合金的硬度和强度合金的硬度和强度高高于其组成金属。于其组成金属。K K金金:商店里

11、出售的金首饰，上面都标有商店里出售的金首饰，上面都标有K K数。数。K K数是表示金的数是表示金的纯度指标，纯度指标，K K数越高，数越高，表示含金量越高，价格也越高。表示含金量越高，价格也越高。24K表示表示含金量达含金量达99.5%以上，这种金很软，强度也较差；以上，这种金很软，强度也较差；18K金表示金表示含金量在含金量在75%左右，这种金比纯金的硬度和强度大；有些金笔尖左右，这种金比纯金的硬度和强度大；有些金笔尖是是14K金（含金金（含金58.3%），硬度就更大一些，也更耐磨。），硬度就更大一些，也更耐磨。合合 金金2.下列金属材料中，最适合制造飞机外下列金属材料中，最适合制造飞机外壳

12、的是壳的是（）A镁铝合金镁铝合金B铜合金铜合金C碳素钢碳素钢D铅锡合金铅锡合金2.2.铜的冶炼铜的冶炼湖北随州曾侯乙墓编钟湖北随州曾侯乙墓编钟2.铜的冶炼铜的冶炼工业炼铜：工业炼铜：99.5%99.7%黄铜矿黄铜矿（CuFeS2）高温高温粗铜粗铜精炼精炼电解电解精铜精铜99.95%99.98%生物炼铜：生物炼铜：特点：成本低、污染少、特点：成本低、污染少、反应条件简单反应条件简单原理：原理：CuSCuSO4细菌细菌CuFe常见的冶炼金属的方法有热分解法、还原法、电解法等。常见的冶炼金属的方法有热分解法、还原法、电解法等。（1 1）请写出冶炼下列金属的化学方程式。）请写出冶炼下列金属的化学方程式

13、。加热氧化汞可以得到单质汞，同时生成氧气。加热氧化汞可以得到单质汞，同时生成氧气。在高温下一氧化碳与氧化铁反应可以制得金属铁。在高温下一氧化碳与氧化铁反应可以制得金属铁。湿法炼铜（将铁加入硫酸铜溶液中）。湿法炼铜（将铁加入硫酸铜溶液中）。电解熔融氧化铝制得金属铝。电解熔融氧化铝制得金属铝。电解熔融氯化钠制得金属钠。电解熔融氯化钠制得金属钠。（2 2）根据以上冶炼方法总结金属冶炼所采取的方法）根据以上冶炼方法总结金属冶炼所采取的方法与金属活动性的关系。与金属活动性的关系。KCaNaMgAlZnFeSnPbHCuHgAgPtAu某研究小组通过以下方法测定某铁矿石样品（主要某研究小组通过以下方法测定

14、某铁矿石样品（主要成分为成分为FeFe2 2O O3 3）中铁元素的质量分数：取）中铁元素的质量分数：取20.0 g20.0 g铁矿铁矿石样品，粉碎后加入足量盐酸，充分反应后过滤，石样品，粉碎后加入足量盐酸，充分反应后过滤，向滤液中加入足量氢氧化钠溶液，过滤，将所得沉向滤液中加入足量氢氧化钠溶液，过滤，将所得沉淀蒸干并灼烧，冷却后称得固体质量为淀蒸干并灼烧，冷却后称得固体质量为16.0 g 16.0 g。请根据以上信息计算该铁矿石样品中铁元素的质量请根据以上信息计算该铁矿石样品中铁元素的质量分数。分数。(假设杂质不与盐酸反应假设杂质不与盐酸反应)Fe2O32FeCl3 2Fe(OH)3 Fe2

15、O3 2Fe某小型钢铁厂以含某小型钢铁厂以含FeFe3 3O O4 4 60 60的磁铁矿（杂的磁铁矿（杂质中不合铁元素）为原料炼铁。若在生产过质中不合铁元素）为原料炼铁。若在生产过程中铁元素损失程中铁元素损失5.0 5.0，则欲生产，则欲生产5.0 t5.0 t铁，铁，至少需这种磁铁矿多少吨至少需这种磁铁矿多少吨?Fe3O4 3Fe5.0%)-(1w(Fe)Ow(Fe)m(m(Fe)43OFe43磁铁矿5.0%)-(1M(Fe)OM(Fe)Ow(Fe)m(m(Fe)43433磁铁矿二、铁、铜及其化合物的应用二、铁、铜及其化合物的应用金属金属应用应用物理性质物理性质铁铁铜铜二、铁、铜及其化合物

16、的应用二、铁、铜及其化合物的应用1.铁、铜的物理性质铁、铜的物理性质铁：铁：铜：铜：可被磁铁吸引的银白色金属可被磁铁吸引的银白色金属紫红色金属紫红色金属铁和铜都是热和电的良导体铁和铜都是热和电的良导体铁和铜密度较大，熔沸点较高。铁和铜密度较大，熔沸点较高。在以前的学习中，我们已经了解了铁、铜与在以前的学习中，我们已经了解了铁、铜与其他物质发生的一些反应，请你写出下列反应的其他物质发生的一些反应，请你写出下列反应的化学方程式或离子方程式。你还知道有铁或铜参化学方程式或离子方程式。你还知道有铁或铜参加的其他反应吗加的其他反应吗?将你所知道的反应填写在将你所知道的反应填写在(5)(5)、(6)(6)

17、的横线上。如果是氧化还原反应，请指出反应的横线上。如果是氧化还原反应，请指出反应中的氧化剂和还原剂。中的氧化剂和还原剂。（1 1）铁与盐酸反应）铁与盐酸反应。（2 2）铁在氯气中燃烧）铁在氯气中燃烧。（3 3）铁与硫酸铜溶液反应）铁与硫酸铜溶液反应。（4 4）铜与硝酸银溶液反应）铜与硝酸银溶液反应。（5 5）。（6 6）。22HFeCl2HClFe322FeCl 3Cl2Fe点燃CuFeSOCuSOFe442Ag)Cu(NO2AgNOCu2332.铁、铜的化学性质铁、铜的化学性质（1）铁的化学性质）铁的化学性质与非金属反应：与非金属反应：432OFe 3Fe2O点燃FeS FeS322FeCl

18、 2Fe3Cl点燃与水反应：与水反应：24324HOFe 3FeO4H高温（水蒸汽）与盐溶液反应：与盐溶液反应：在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。在冷的浓硫酸、浓硝酸中钝化。在热的浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸中反应，但不产生氢气。在热的浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸中反应，但不产生氢气。与稀硫酸，盐酸反应产生氢气。与稀硫酸，盐酸反应产生氢气。22HFeCl Fe2HCl2442HFeSO FeSOH与酸反应（同铝）：与酸反应（同铝）：CuFeSOCuSOFe442 2下列物质中，在一定条件下能将铁下列物质中，在一定条件下能将铁 元素从元素从0 0价转变为价转变为+3+3价的是（价的是（）A A氯气氯气B B盐酸盐

19、酸C C硫酸铜溶液硫酸铜溶液D D稀硫酸稀硫酸（2）铜的化学性质）铜的化学性质与非金属反应：与非金属反应：2CuO 2CuO2SCu CuS2222CuCl 点燃 CuCl 与酸反应：与酸反应：与盐溶液反应：与盐溶液反应：在浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸中反应，但不产生氢气。在浓硫酸、浓硝酸，稀硝酸中反应，但不产生氢气。与稀硫酸，盐酸不反应。与稀硫酸，盐酸不反应。233)Cu(NO2Ag2AgNOCu铁、铜的化学性质铁、铜的化学性质金金属属的的性性质质铁铁铜铜和非金属和非金属反反应应反应反应反应反应和水反和水反应应反应反应不反应不反应和和酸酸浓盐酸、稀盐酸、稀硫酸浓盐酸、稀盐酸、稀硫酸反应反应不反应不

20、反应冷的浓硫酸冷的浓硫酸钝化钝化不反应不反应冷的浓硝酸冷的浓硝酸钝化钝化反应反应热的浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸热的浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸反应反应反应反应和盐溶液反应和盐溶液反应置换置换置换置换3.Fe2、Fe3、Cu2的检验的检验（1）Fe2溶液呈绿色、溶液呈绿色、Fe3溶液呈黄色、溶液呈黄色、Cu2溶液呈蓝色溶液呈蓝色（2）Fe(OH)2白色沉淀、白色沉淀、Fe(OH)3红褐色沉淀、红褐色沉淀、Cu(OH)2蓝色沉淀蓝色沉淀（3）Fe33SCN=Fe(SCN)3（血红色）（血红色）4.Fe2、Fe3的转化的转化Fe、Cu、I、S2FeFe2Fe3Cl2、Br2、O2、HNO3Cl2Br2O2HN

21、O3SI2HCu24.Fe2、Fe3的转化的转化2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe2Br2=2Fe32Br2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu22Fe32I=2Fe2I2（1）Fe2的配制的配制4.Fe2、Fe3的转化的应用的转化的应用（2）废水中废水中Fe2的除去的除去（3）制作印刷电路板制作印刷电路板2Fe3Fe=3Fe22Fe2H2O22H=2Fe32H2OFe33OH=Fe(OH)32Fe3Cu=2Fe2Cu25.铁及铜的化合物的应用铁及铜的化合物的应用（1）铁的化合物铁的化合物（2）铜的化合物铜的化合物Fe2O3作颜料。作颜料。作磁性材料。作磁性材料。氯化铁，硫酸铁作净

22、水剂。氯化铁，硫酸铁作净水剂。维持生命的微量元素维持生命的微量元素CuSO4溶液杀菌，治疗皮肤病。溶液杀菌，治疗皮肤病。Cu2O可作为造玻璃，可作为造玻璃，搪瓷的红色颜料。搪瓷的红色颜料。三、钢铁的腐蚀三、钢铁的腐蚀铝在空气中比较稳定，是由于表面铝在空气中比较稳定，是由于表面形成了致密的氧化物薄膜。但钢铁在空形成了致密的氧化物薄膜。但钢铁在空气中腐蚀就十分严重，你知道钢铁在那气中腐蚀就十分严重，你知道钢铁在那些场所易被腐蚀吗？钢铁的腐蚀条件是些场所易被腐蚀吗？钢铁的腐蚀条件是什么？什么？三、钢铁的腐蚀三、钢铁的腐蚀1.定义：金属的腐蚀（定义：金属的腐蚀（corrosion)是是指金属或合金与周

23、围的物质接触，指金属或合金与周围的物质接触，发生发生化学反应被侵蚀损耗的过程，化学反应被侵蚀损耗的过程，在金属腐蚀在金属腐蚀过程中过程中金属失去电子被金属失去电子被氧化氧化。MMn失去失去n个电子个电子Fe粉、水粉、水Fe粉、水粉、水C粉粉现象：铁粉变红慢。现象：铁粉变红慢。现象：铁粉变红快，现象：铁粉变红快，有小气泡生成。有小气泡生成。2.分类：分类：化学腐蚀化学腐蚀（chemicalcorrosion）电化学腐蚀电化学腐蚀（electrochemicalcorrosion）金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧

24、气氧化而腐蚀。腐蚀叫化学腐蚀，如铁被氯气、氧气氧化而腐蚀。由于钢铁中含有少量的碳等杂质，在潮湿的空气中，钢由于钢铁中含有少量的碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜。金属接触电解质铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜。金属接触电解质溶液后，较活泼的金属铁被氧化而腐蚀溶液后，较活泼的金属铁被氧化而腐蚀(Fe失去电子形成失去电子形成Fe2)，溶液中的氢离子或水和氧气则在碳，溶液中的氢离子或水和氧气则在碳(或金属活动或金属活动性比铁弱的金属性比铁弱的金属)上得到电子被还原上得到电子被还原(H得到电子生成得到电子生成H2)，金属在这种情况下发生的腐蚀称为电化学腐蚀。金属在这种情况下发

25、生的腐蚀称为电化学腐蚀。析氢腐蚀析氢腐蚀Fe2e=Fe22H2e=H2吸氧腐蚀吸氧腐蚀Fe2e=Fe2O24e2H2O=4OHO3HOFe 2Fe(OH)232332224Fe(OH)O2HO4Fe(OH)2-2Fe(OH)2OHFe(1)(1)钢铁为什么会发生腐蚀钢铁为什么会发生腐蚀?(2)(2)人们通常采取哪些措施来防止钢铁腐蚀人们通常采取哪些措施来防止钢铁腐蚀?3.3.金属的防护金属的防护（1 1）覆盖保护层；）覆盖保护层；（2 2）改变金属内部结构；）改变金属内部结构；（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；（4 4）钢铁连接电源负极。）钢铁连接电源负极。某

26、氧化铜样品中可能含有氧化亚铜某氧化铜样品中可能含有氧化亚铜（Cu2O）杂质，已知：）杂质，已知：Cu2O+H2SO4=CuSO4+H2O+Cu请设计实验方案检验该样品中是否含请设计实验方案检验该样品中是否含有有Cu2O。1下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀下列举措不能防止或减缓钢铁腐蚀的是的是（）A在钢铁制品表面镀一层金属锌在钢铁制品表面镀一层金属锌B将钢铁制品放置在潮湿处将钢铁制品放置在潮湿处C在钢铁中加入锰、铬等金属，以改在钢铁中加入锰、铬等金属，以改 变钢变钢铁的结构铁的结构D将钢铁制品与电源的负极相连接将钢铁制品与电源的负极相连接 随堂练习随堂练习2现有下列物质：现有下列物质：新制氯水、铁

27、、铜、稀硫酸。新制氯水、铁、铜、稀硫酸。（1）将）将Fe2转化为转化为Fe3，可选用的物质可选用的物质有有。（2）将）将Fe3转化为转化为Fe2，可选用的物质可选用的物质有有。3 3有五种黑色粉末，分别为氧化铜、二氧化有五种黑色粉末，分别为氧化铜、二氧化锰、锰、氧化亚铁、铁粉、炭氧化亚铁、铁粉、炭粉，请设计实粉，请设计实验将它们区分开来。验将它们区分开来。4向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量的铜向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量的铜粉，反应结束后，溶液中大粉，反应结束后，溶液中大量存在的金属量存在的金属离子是离子是()AFe3、Fe2+B Fe2+、Cu2+C Cu2+、Fe3 DCu+、Cu2+5 5某久置的某久置的FeClFeCl2 2溶液略显黄色，某同溶液略显黄色，某同学认为可能有部分学认为可能有部分FeFe2 2被氧化为被氧化为FeFe3 3。（1 1）请设计实验验证溶液中是否存在）请设计实验验证溶液中是否存在FeFe3 3。（2 2）若溶液中存在）若溶液中存在FeFe3 3 ，应如何除去，应如何除去?