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1、高一年化学必修1上课课件 第二单元铁 铜的获取及应用 从自然界获取铁和铜 铁铜在人类社会进程 人类生活中的作用 石器时代青铜器时代铁器时代 司母戊大方鼎 青铜制 高133厘米 重875公斤 制作于商朝 出土于河南安阳 铁床架 铁碟铁盒 铁挂锁 铁合页 奥运福娃铜章 铜挂锁 铜接头 铁铜在自然界的发现和存在 铁 铜是人类使用最早 应用最广泛的两种金属 你知道自然界中铁和铜是如何发现的吗 你知道吗 一 铁的发现地球上是不存在纯铁的 而天体上却有较纯的铁星 地球上偶尔发现从天上坠下的宇宙来客 铁殒星 二 铜的发现5000多年前的新石器时代晚期 人们在采取石块做工具时 无意中发现了一种与普通石料不同的
2、美丽石块 当用力摩擦 刻画或敲打时 表面铁迹脱落 奇迹般的出现绚烂夺目的紫红色金属 这就是天然纯铜 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 在自然界的存在 一 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 FeS2 黄铁矿或叫硫铁矿 磁铁矿 赤铁矿 陨铁 陨星的形状各异 最大的陨石是重1770千克的吉林1号陨石 最大的陨铁是纳米比亚的戈巴陨铁 重约
3、60吨 陨铁石之冠是山东莒南县的 大铁牛 约重4吨 二 铜矿石的成分和种类 黄铜矿 CuFeS2 孔雀石 CuCO3 Cu OH 2 天然铜 天然铜 蓝铜矿 黄铜矿 孔雀石 铁铜的冶炼 古代是怎样冶炼铁和铜的 1 人类最先用薪火加热熔解铁矿石而制铁 后来用木炭代替薪火制铁 2 考古学家和史学家考证我国在公元前2500 2000年已懂得用孔雀石与木炭一起煅烧制铜 后来我国古代人民创造了湿法制铜 你知道吗 自然界中的金属大都以化合态存在 用化学的方法把化合态的金属变成游离态 要考虑的问题 矿石的富集 合适的冶炼方法 如何精炼 金属的冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 不同金属冶炼方法的选择 KC
4、aNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAg 冶炼方法的选择 简单 实用 节省的原则 如何将铁 铜从 化合态 转化为 游离态 根据已学过的知识 你能写出多少种上述转化的化学方程式 交流与讨论 生成铁的反应 P72 交流与讨论 生成铜的反应 P72 交流与讨论 高炉 1 设备 一 工业炼铁 利用氧化 还原反应 在高温下 用还原剂从铁矿石里把铁还原出来 铁矿石 焦炭 空气 石灰石 3 反应原理 2 原料 有关方程式 二 工业炼铜的主要方法 2 生物炼铜 利用细菌将矿石分化得到铜 1 高温冶炼黄铜矿 电解精炼 2CuFeS2 O2 Cu2S 2FeS SO2 2Cu2S 3O2 2Cu2O 2S
5、O2 2Cu2O Cu2S 6Cu SO2 铁 铜及其化合物的性质 一 铁铜的物理性质 1 银白色 有金属光泽 2 具有良好的延展性 3 是电和热的良导体 4 密度是7 86g cm35 熔点15350C 沸点是27500C特性 能被磁体吸引 具铁磁性 建材 炊具 铸件 作催化剂 制具有特性的铁合金 制磁铁等 1 纯铜呈紫红色 2 熔点1083 4 沸点2567 3 密度8 92g cm3 质软 4 具有良好的延展性 5 具有良好的导热 导电性 广泛用于电气工业 制铜合金 作微量元素肥料 作各种仪表的零件 二 单质化学性质 不反应 与非金属反应 与盐酸反应 与盐溶液反 观察溶液颜色 与KSCN
6、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 探究实验1 观察Fe2 溶液和Fe3 溶液的颜色 分别与KSCN溶液及NaOH溶液反应 记录试验现象 Br2 Cl2 H2O2 浓H2SO4 HNO3等 H2 CuSO4 I2 S等 探究实验2 Fe2 到Fe3 的转化实验 在试管中依次加入 FeCl2溶液 KSCN溶液 新制氯水 在试管中依次加入 FeCl2溶液 KSCN溶液 溴水 从浅绿色变为血红色 从浅绿色变为血红色 Fe2 Cl2 无血红色出现 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 在试管中依次加入 FeCl2溶液 K
7、SCN溶液 碘水 Fe3 Cl 222 强氧化剂 探究三提供以下药品 铁粉KI淀粉试纸FeCl3溶液KSCN溶液请根据以上药品 设计实验 探究Fe3 到Fe2 的转化 Fe3 到Fe2 的转化实验 取FeCl3于试管中加过量铁粉 振荡再加KSCN 无血红色物质 将FeCl3溶液滴滴在KI淀粉试纸 试纸变蓝 2Fe3 Fe 3Fe2 2Fe3 2I 2Fe2 I2 思考 FeCl2试剂瓶底部放有一层铁粉 为什么 还原剂 还原剂 还原性 氧化性还原性 氧化性 铁三角 拓展思维 电子工业上 在制作印刷电路时 利用了什么化学原理 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 铁在人体中的作用 铁是维持生物的主要物
8、质 是制造血红素和肌血球素的主要物质 是促进维生素 维生素食品 B族代谢的必要物质 成人摄取量是10 15mg 缺乏症 缺铁会导致贫血 过量表现 呕吐 心衰 性机能障碍 课外阅读资料 食物中铁的来源 铁 铁食品 的丰富来源有牛肾 鱼子酱 鸡内脏 可可粉 鱼粉 肝脏 土豆 精白米 黄豆粉 麦糠 麦胚和小麦黄豆混合粉 良好来源有牛肉 红糖 蛤肉 干果 蛋黄 猪和羊肾脏 一般来源有芦笋 豆类 鸡 强化面包 鱼 羊肉 扁豆类 花生类 豌豆类 香肠 午餐肉 菠菜和全蛋 微量来源有干酪 脂肪 油 油食品 新鲜水果 罐头类水果 水果食品 冰淇淋 牛奶 许多新鲜蔬菜和罐头蔬菜 蔬菜食品 酸奶和糖 自然界中获得
9、的最大的天然铜重420吨 在古代 人们便发现了天然铜 用石斧将其砍下来 用锤打的方法把它加工成物件 于是铜器挤进了石器的行列 并且逐渐取代了石器 结束了人类历史上的新石器时代 铜的发现简史 铜的发现简史 铜是古代就已经知道的金属之一 一般认为人类知道的第一种金属是金 其次就是铜 铜在自然界储量非常丰富 并且加工方便 铜是人类用于生产的第一种金属 最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜 用石斧把它砍下来 便可以锤打成多种器物 随着生产的发展 只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了 生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法 含铜的矿物比较多见 大多具有鲜艳而引人注目的颜色 例如 金黄色
10、的黄铜矿CuFeS2 鲜绿色的孔雀石CuCO3 Cu OH 2或者Cu2 OH 2CO3 深蓝色的石青2CuCO3 Cu OH 2等 把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO 再用碳还原 就得到金属铜 纯铜制成的器物太软 易弯曲 人们发现把锡掺到铜里去 可以制成铜锡合金 青铜 铜 COPPER 源自Cuprum 是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名 早为人类所熟知 它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属 铜与金的合金 可制成各种饰物和器具 加入锌则为黄铜 加进锡即成青铜 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
11、鼓风炉中 在1000 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 课外阅读资料 一部分铁的硫化物转变为氧化物 2FeS 3O2 2FeO 2SO2 Cu2 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 1100
12、 1300 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 在我国 距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜 即天然铜 它的特点是锻锤出来的 1957年和1959年两
13、次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件 经分析 铜器中铜含量高达99 63 99 87 属于纯铜 当然 天然铜的产量毕竟是稀少的 生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法 铜在地壳中总含量并不大 不超过0 01 但是含铜的矿物是比较多见的 它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色 招至人们的注意 例如鲜绿色的孔雀石CuCO3 Cu OH 2 深蓝色的石青2CuCO3 Cu OH 2等 这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物 再用碳还原 就得到金属铜 1933年 河南省安阳县殷虚发掘中 发现重达18 8千克的孔雀石 直径在1寸以上的木炭块 陶制炼铜用的将军盔以及重21 8千克的煤渣 说明300
14、0多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程 但是 炼铜制成的物件太软 容易弯曲 并且很快就钝 接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金 青铜 青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多 比纯铜坚硬 假如把锡的硬度值定为5 那么铜的硬度就是30 而青铜的硬度则是100 150 历史上称这个时期为青铜时代 我国战国时代的著作 周礼 考工记 总结了熔炼青铜的经验 讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例 金有六齐 方剂 六分其金 铜 而锡居一 谓之钟鼎之齐 五分其金而锡居一 谓之斧斤之齐 四分其金而锡居一 谓之戈戟之齐 三分其金而锡居一 谓之大刃之齐 五分其金而锡居二 谓之削杀矢 箭 之齐 金锡半 谓之鉴
15、 镜子 燧 利用镜子聚光取火 之齐 这表明在3000多年前 我国劳动人民已经认识到 用途不同的青铜器所要求的性能不同 用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同 青铜由于坚硬 易熔 能很好的铸造成型 在空气中稳定 因而即使在青铜时代以后的铁器时代里 也没有丧失它的使用价值 例如在公元前约280年 欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神 高达46米 手指高度超过成人 我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜 这是湿法技术的起源 是世界化学史上的一项发明 西汉 淮南子 万毕术 记载 曾青得铁则化为铜 曾青为硫酸铜 这种方法用现代化学式表示就是 CuSO4 Fe FeSO4 Cu西方传说 古代地中海的塞浦路斯 CYPRUS 是出产铜的地方 因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu 英文中的COPPER 拉丁文中的CUIVRE 都源于此 铜具有独特的导电性能 是铝所不能代替的 在今天电子工业和家用电器发展的时代里 这个古老的金属有恢复了它的青春 铜导线正在被广泛的应用 从国外的产品来看 一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里 法国高速火车铁轨每公里用10吨铜 波音747 200型飞机总重量中铜占2 谢谢
