第十三讲 铁、铜的获取及应用-2021-2022学年高一下化学同步讲解培优（苏教版必修第二册）

第十三讲 铁、铜的获取及应用 【知识导航】 知识点1：从自然界获取铁和铜 【规律方法】　金属冶炼的一般步骤 第一步：矿物的富集。目的是除去杂质，提高矿物中有用成分的含量。 第二步：金属的冶炼。利用氧化还原反应的原理，在一定条件下，用还原剂把金属矿物中的金属离子还原为金属单质的过程。 第三步：金属的精炼。采用适当的方法提炼出纯金属。如我们可用电解的方法精炼金属铜等。 铁、铜在自然界中的存在 　　存在 金属　　 自然界中的存在形态 常见矿石 及主要成分 铁 ①主要以化合态形式存在 ②铁单质只存在于陨铁中 ①磁铁矿：Fe3O4 ②赤铁矿：Fe2O3 铜 ①主要以化合态形式存在 ②少量单质 ①黄铜矿：CuFeS2 ②孔雀石： CuCO3·Cu(OH)2 铁和铜的冶炼 1．铁的冶炼 (1)原理：高温下用还原剂将化合态的铁还原为游离态的铁。 (2)设备：炼铁高炉，如下图所示。 (3)原料：铁矿石、焦炭、空气和石灰石。 (4)冶炼过程。 [探究问题] (1)磁铁矿、赤铁矿的主要成分是什么？(写化学式) (2)写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式？ (3)焦炭在铁炉中参与了两个重要反应，请写出其化学方程式。 (4)石灰石在高炉炼铁中的作用，用化学方程式表示。 (5)炼铁后得到的生铁中往往含有碳等杂质，如何将碳除掉转化为含碳量更低的钢？ 2．铜的冶炼 (1)工业主要采用高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)的方法获得铜，用这种方法炼的铜含量为99.5%--99.7%，还含有银，金，铁，锌等杂志。 (2)生物炼铜法 利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐。 知识点二、金属的冶炼方法 1．金属冶炼方法的选择与金属的活泼性 金属的活 动性顺序 K、Ca、Na、 Mg、Al Zn、Fe、Sn、 Pb、(H)、Cu Hg、Ag Pt、Au 金属原子失 电子能力 强→弱 金属离子得 电子能力 弱→强 主要冶炼方法 电解法 热还原法 热分解法 富集法 还原剂或 特殊措施 强大电流 提供电子 H2、CO、C Al等加热 加热 物理方法或 化学方法 2.各种冶炼方法示例 ①电解法：适用于活泼金属，电解熔融盐或氧化物，也可以用于铜、银等金属的精炼，如： 2Al2O34Al＋3O2↑， 2NaCl2Na＋Cl2↑。 ②热还原法；适用于金属活动性顺序中处于中间或金属活动性与之相当的金属。常用还原剂有焦炭、CO、H2、Al等，如： Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2， WO3＋3H2W＋3H2O， 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 ③热分解法：适用于金属活动性顺序中很不活泼的金属，如： 2HgO2Hg＋O2↑， 2Ag2O4Ag＋O2↑。 【课堂演练】 1．在高温下可还原氧化铁的化合物是 (　　) A．焦炭　　　B．氢气 C．二氧化碳 D．一氧化碳 2． 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CO2 D．用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿和黄铁矿 3．已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼： 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ H2＋CuOCu＋H2O 2HgO2Hg＋O2↑ (1)分析以上信息，可总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系是 _______________________________________________。 (2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式：_______________________________________。 (3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，请写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式：____________________。 知识点2、铁、 铜及其化合物的应用 铁及其化合物的性质和应用 1．铁的物理性质 银白色，有金属光泽，可被磁铁吸引，是电和热的良导体。 2．铁的化学性质 “铁三角”转化关系 铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为铁三角： 1.e―→e：弱氧化剂如Cu2＋、H＋、Fe3＋等 2.e―→e：强还原剂，如Zn、Al、CO等 3．Fe2＋―→Fe3＋：较强氧化剂如Cl2、H2O2、HNO3等 4．Fe3＋→Fe2＋：较弱还原剂，如Cu、Fe等 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 5．Fe3＋―→Fe：较强还原剂，如Zn、Al等 2Fe3