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1、第二单元 铁、铜的获取及应用第一课时 从自然界获取铁和铜 课标要求1了解铁、铜的冶炼。2掌握金属冶炼的一般方法。 1常见的铁矿有磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)等,常见的铜矿有黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2等。2工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)的方法获得粗铜后经过电解精炼得到精铜。3常见金属的冶炼方法:K、Ca、Na、Mg、Al用电解法;金属活动性顺序中ZnCu用高温还原法;Hg、Ag用热分解法;Cu、Zn还可用湿法冶炼。 1铁、铜的存在铁、铜在自然界中主要以化合态的形式存在。(1)铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3
2、)等。(2)铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石主要成分为CuCO3Cu(OH)2等。2铁、铜的早期获取人们最早利用的单质铁和单质铜均直接来自于自然界。所不同的是铁单质只存在于从天而降的陨铁中,所以古代人称铁为“天石”,而铜则来自于地球上自然存在的少量单质铜。3铁的冶炼(1)设备:炼铁高炉。(2)原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。(3)主要反应还原剂的生成。a.生成CO2:CO2高温,CO2,b生成CO:CO2C高温,2CO。铁的生成:Fe2O33CO高温,2Fe3CO2。炉渣的形成:a.CaCO3高温,CaOCO2,bCaOSiO2高温,CaSiO3。特别提醒使用炼铁高炉得到的是
3、含碳2%4.5%的生铁,生铁经过进一步冶炼,包括降碳,调硅锰,除硫、磷,得到含碳量0.03%2%的钢。4炼铜(1)工业炼铜:工业上采用高温冶炼黄铜矿(主要成分为CuFeS2)的方法得到铜。黄铜矿冰铜粗铜(含Ag、Au、Fe、Zn等杂质)精铜(2)生物炼铜(矿堆浸铜法)原理:CuSCuSO4Cu。特点:成本低、污染小、反应条件简单等。1高炉炼铁的生产中,下列说法正确的是()A焦炭和一氧化碳都是还原剂B采用富氧空气可以得到纯铁C加石灰石的目的主要是为了得到CO2D用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿解析:选A高炉炼铁的生产中,焦炭燃烧生成二氧化碳,二氧化碳再和焦炭反应生成一氧化碳,一氧化
4、碳还原铁的氧化物,在反应中焦炭和一氧化碳是还原剂,A正确;采用富氧空气是为了焦炭能充分燃烧,B不正确;加石灰石的目的主要是为了造渣,C不正确;黄铁矿中铁的含量低,一般不用于冶炼生铁,D不正确。2回答下列关于高炉炼铁的问题:(1)炼铁的原料有_。(2)焦炭的作用有两点:一是_,化学方程式为_;二是_,化学方程式为_。(3)铁矿石的作用是_,化学方程式(以赤铁矿为例)为_。(4)生石灰的作用是_,化学方程式为_。答案:(1)铁矿石、焦炭、空气、石灰石(2)燃料,提供能量CO2CO2生成还原剂CCO22CO(3)炼铁基础原料,作氧化剂Fe2O33CO2Fe3CO2(4)造渣材料CaCO3CaOCO2
5、CaOSiO2CaSiO3 1金属的冶炼金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。2金属的活泼性与金属的冶炼方法(1)少数不活泼的金属在自然界中以单质形式存在,如金、铂等。大部分金属以化合态形式存在于自然界,金属越不活泼,从其化合物中还原出来越容易,金属越活泼从其化合物中还原出来越困难。(2)金属活泼性与冶炼方法的关系如下:3高温还原法的冶炼金属的分类和优、缺点(1)分类(2)优、缺点用氢气还原法冶炼金属,纯度高,但成本也高;用一氧化碳和炭还原法冶炼金属,纯度低,冶炼成本也低;用铝热法可以冶炼熔点高难冶炼的金属,成本较高。1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)在自然界中金属都以化合态
6、存在()(2)在金属化合物中金属元素都显正价()(3)金属冶炼过程中,金属化合物得到电子发生氧化反应()(4)金属的活动性越强,即金属失电子的能力越强()答案:(1)(2)(3)(4)2下表中金属的冶炼原理与方法不完全正确的是()选项冶炼原理方法A2HgO2HgO2热分解法B2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法CCu2SO22CuSO2热分解法DFe2O32Al2FeAl2O3高温还原法解析:选C活泼金属K、Ca、Na、Mg、Al等用电解法冶炼,中等活泼金属Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等用高温还原法冶炼,不活泼金属Hg、Ag利用热分解法冶炼,故A、B、D正确。C错误,C项为火法炼铜。三级训练
7、节节过关1下列说法不正确的是()A有些活泼金属如铝可作还原剂法的还原剂B用电解熔融的NaCl的方法来冶炼金属钠C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物解析:选C铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属,如2AlFe2O3高温,2FeAl2O3;金属钠用电解熔融的NaCl的方法制取;铝是活泼金属,很难用还原剂把它还原出来;回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物。2目前工业上冶炼铝通常采用的方法是()ACO或H2还原法B铝热反应法C电解法 D热分解法解析:选C目前工业上冶炼金属铝采用的是电解熔融的Al2O3来得到金属铝。3下列反应能通过置换反应生成铁的是(
8、)ZnFeCl2(溶液)NaFeSO4(溶液)Fe2O3CO(高温)Fe3O4H2(高温)AlFe2O3(引燃)A BC D解析:选C中钠先与水反应生成NaOH,再与FeSO4发生复分解反应,并不能置换出铁;该反应虽然生成铁,但不是置换反应,其余皆符合题意。4冶炼金属一般有下列方法:焦炭法水煤气(或氢气或一氧化碳)法活泼金属置换法电解法。(1)对下表中的金属冶炼方法进行分析,从上述四种方法中选择相应的序号填入空格中。火烧孔雀石炼铜湿法炼铜铝热法炼铬从光卤石(KClMgCl26H2O)中炼镁(2)各列举一个使用上述方法冶炼金属的例子(用化学方程式表示)。_;_;_;_。解析:(1)火烧孔雀石炼铜
9、是用C还原孔雀石分解得到CuO,选;湿法炼铜和铝热法炼铬都是利用活泼金属置换较不活泼的金属,选;光卤石炼镁的反应为MgCl2(熔融)MgCl2,选;(2)金属活动性较强的金属、活动性介于ZnCu之间的金属、活动性较弱的金属分别采用电解法、高温还原法、热分解法冶炼。答案:(1)(2)2Fe2O33C4Fe3CO23H2WO3W3H2O3MnO24Al3Mn2Al2O32NaCl(熔融)2NaCl21下列说法中,不正确的是()A金属的冶炼,就是利用氧化还原反应原理,在一定条件下将金属从其化合物中还原出来B冶炼金属时,必须加入一种物质作为还原剂C金属由化合态变为游离态,都是被还原D金属单质被发现和应
10、用得越早,其活动性一般越弱解析:选B由金属冶炼的方法可知,金属冶炼时,除用高温还原法外,还可用电解法、热分解法,后两种方法不用加入还原剂,B不正确。2下列化学反应在金属冶炼工业中还没有得到应用的是()A2NaCl(熔融)2NaCl2BAl2O33C2Al3COCFe2O33CO2Fe3CO2D2Ag2O4AgO2解析:选B目前金属铝的制备方法是电解氧化铝,其他选项中所涉及的内容均符合理论和生产实际。3铝能用于冶炼金属铁、钒、铬、锰等,其原因是铝具有()A两性B导电性好C熔点低D还原性强,且反应放出大量热解析:选D铝能用于冶炼金属铁、钒、铬、锰等,其原因一是铝比铁、钒、铬、锰等活泼,铝能把其置换
11、出来;二是反应放出大量的热使反应得以进行,D正确。4下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是()AMgCl2(熔融)MgCl2BTiCl44NaTi4NaClCAl2O33H22Al3H2ODFe3O44CO3Fe4CO2解析:选C工业上用电解Al2O3的方法制取单质Al。5从石器、青铜器到铁器时代,金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限,之所以有先后,主要取决于()A金属的导电性强弱B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低D金属的活动性强弱解析:选D人类对材料的使用经历了一个由易到难,由简单到复杂的过程,所以金属活动性较差、容易冶炼的金属最先被人发
12、现和利用。6用H2、C、CO分别与等质量的氧化铁在高温下反应,使氧化铁中的铁全部还原出来,消耗H2、C、CO的质量比为()A111 B1314C1614 D212解析:选B由3H2Fe2O3,CFe2O3,3COFe2O3可知,相同的质量的氧化铁需要的还原剂的质量比为:(32)(328)1314。7工业上,常用Mg还原法制取金属Ti,反应原理如下:2MgTiCl42MgCl2Ti。下列说法正确的是()该反应属于置换反应;该反应属于氧化还原反应;该反应表明Mg比Ti活泼;Ti被誉为“21世纪的金属”,在航天工业上有广泛用途。A只有 B只有C只有 D全部解析:选D由单质Mg从化合物TiCl4中置换出金属Ti,化合价发生变化,故正确;在反应中Mg作还原剂,Ti是还原产物,故Mg的还原性比Ti强,正确;Ti为性能优良的金属,广泛应用于