从自然界中获取铁和铜.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铁和铜,1,铁、铜在日常生活中的应用：,2,游离态形式的铁和铜,铜在地壳中含量约为,0.01%,，,少量,以单质铜形式存在,天然铜,铁是自然界里分布最广的金属,元素之一，在地壳中的质量约,占,5,左右，仅次于铝，,游离态,的铁只能从陨石中得到。,陨铁,一、铁和铜在自然界存在形式。,3,常见的铁矿石,赤铁矿,(,Fe,2,O,3,),褐铁矿,(,Fe,2,O,3,nH,2,O,),黄铁矿,(,FeS,2,),菱铁矿,FeCO,3,磁铁矿,(,Fe,3,0,4,),4,常见的铜矿石,黄铜矿,(,CuFeS,2,),蓝铜矿,(,Cu,2,(CO,3,),2,(OH),2,),毛赤铜矿,(,Cu,2,O,),斑铜矿,Cu,5,FeS,4,辉铜矿,Cu,S,孔雀石（,CuCO,3,Cu(OH),2,）,5,把金属从矿石中提炼出来，这就是人们常说的,金属的冶炼。,表,3-3,铁、铜从化合态转化为游离态,Fe+CuSO,4,Cu +FeSO,4,H,2,+CuO,Cu +H,2,O,C+2 CuO,2Cu +CO,2,CO +CuO,Cu +CO,2,Zn+FeSO,4,Fe +ZnSO,4,2Al +Fe,2,O,32Fe +Al,2,O,3,高温,3CO+Fe,2,O,3,2Fe +3CO,2,3H,2,+Fe,2,O,3,2Fe +3H,2,O,6,炼铁高炉结构图,C,+O,2,=CO,2,CO,2,+C=2CO,3CO+Fe,2,O,3,=2Fe+3CO,2,7,二、现代工业炼铁,1,、原料：,铁矿石、焦炭、空气、石灰石等,2,、设备：,炼铁高炉,3,、原理：,C+O,2,=CO,2,(,燃烧提供大量的热,),点燃,C+CO,2,=2CO,（产生炼铁的还原剂,CO,）,高温,Fe,2,O,3,+2CO=2Fe+2CO,2,高温,8,二、现代工业炼铁,4,、造渣：,6,、产品：,生铁（含碳,2%4.5%,）,5,、废气成分：,N,2,、,CO,、,CO,2,等,将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛的钢（含碳量在,0.03%2%,）,石灰石作熔剂除掉,SiO,2,CaCO,3,高温,CaO,CO,2,SiO,2,CaO,高温,CaSiO,3,（炉渣的主要成分）,9,将生铁进一步炼制，可以得到用途更为广泛的钢（含碳量在,0.03%2%,）,生铁和钢的比较,生铁硬而脆可铸不可煅,坚硬、韧性大，可塑性好,可铸可煅,炼钢生铁：,炼钢原料；,铸造生铁,：制造各种铸件，,如机床、床座、铁管等；,球墨铸铁：,制造齿轮、活塞等 高级铸件；,钢有不同型号，应用不同如钢丝网、铆钉、锅炉等,10,三、铜的冶炼Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,氧化还原反应,氧化剂,:,2,、火法炼铜,:,CuSO,4,Fe,1,、湿法炼铜,：,（,“曾青得铁，则化为铜。”,-,淮南万毕术,）,3,、生物炼铜,还原剂,:,原料,:,黄铜矿,（,CuFeS,2,）,电解精炼,精铜,粗铜,高温冶炼,硫化铜（,CuS,）,（,Fe,）,Cu,CuSO,4,（吃岩石的细菌）,11,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,12,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb,（,H,）,Cu Hg Ag,电解法,热还原法,热分解法,不同金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al,Zn Fe Sn Pb,（,H,）,Cu,Hg Ag,13,简单，实用，节省的原则,1,、热分解法,有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。,在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。,2HgO =2Hg +O,2,2Ag,2,O =4Ag +O,2,二、金属的冶炼方法,14,2,热还原法,多数金属的冶炼过程属于热还原法。,常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等。,高温,高温,高温,Fe,2,O,3,+3CO =2Fe+3CO,2,WO,3,+3 H,2,=W+3H,2,O,Cr,2,O,3,+2 Al =2Cr+Al,2,O,3,15,3,电解法,在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用,通电分解其熔融盐或氧化物,的方法来冶炼。,2Al,2,O,3,=4Al+3O,2,2NaCl=2Na+Cl,2,电解,电解,16,4,、湿法冶金：,Fe+CuSO,4,=FeSO,4,+Cu,5,、生物冶金：,含硫的铜矿,硫酸铜,炼铜,17,拓展知识面：,为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在,12,30%,的合金钢。,不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。,不锈钢,18,总结,Fe+CuSO,4,Cu +FeSO,4,H,2,+CuO,Cu +H,2,O,C+2 CuO,2Cu +CO,2,CO +CuO,Cu +CO,2,Zn+FeSO,4,Fe +ZnSO,4,2Al +Fe,2,O,3,2Fe+Al,2,O,3,高温,3CO+Fe,2,O,3,2Fe +3CO,2,3H,2,+Fe,2,O,3,2Fe+3H,2,O,多,少,游离态（陨铁）,主要化合态,游离态（少量）,主要化合态,高炉炼铁,（,1,）湿法炼铜,(2),火烧孔雀石,（,3,）高温冶炼黄铜矿,（,4,）电解精炼,磁铁矿（,Fe,3,0,4,）,赤铁矿（,Fe,2,0,3,）,黄铜矿（,CuFeS,2,）,孔雀石（,CuCO,3,Cu(OH),2,）,高炉中炼成生铁，生铁进一步炼制成钢,高温冶炼得到含铜在,99.599.7%,的铜，电解精炼得到纯度更高的铜,19,