《铁、铜及其化合物的应用》课件38（64张PPT）

欢迎进入化学课堂 从自然界中获取铁和铜 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 产生还原剂 C O2 CO2CO2 C 2CO 空气 焦炭 还原铁矿石 Fe2O3 3CO2Fe 3CO2 铁矿石 造渣 除脉石 CaCO3 CO2 CaOCaO 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 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 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 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 CO2 CO2 C 2CO 3CO 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 Cu Cu 2Ag Cu2 2Ag Fe 2H Fe2 H2 不反应 特别提醒 铜在反应中一般转化为 2价铜的化合物 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 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 Fe2O3作颜料 氯化铁 硫酸亚铁可作净水剂 作磁性材料 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 KSCN Fe FeCl2 NaOH A B C D 2 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 B D 4 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 加入足量氯水 加入足量KMnO4 加入少量KSCN溶液 A B C D C 3 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 B Fe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 亿美元 是地震 水灾 台风等自然灾害造成损失总和的 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 Fe Fe2 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 4e4OH Fe2 2OH Fe OH 2 4Fe 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 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全