《从自然界获取铁和铜》..doc

《从自然界获取铁和铜》教学设计 流星体坠落到地面的残留部分流星体坠落到地面的残留部分陨铁是陨石的一种，含铁80%以上Fe3O4，赤铁矿，主要成分是Fe2O3；常见的铜矿有黄铜矿，主要成分是CuFeS2（硫化亚铁铜），孔雀石主要成分是CuCO3·Cu(OH)2 [Cu2(OH)2CO3]（碱式碳酸铜，铜绿主要成分也是碱式碳酸铜，它是铜在空气中生成铜锈的主要的成分H2、C、CO [师生互动]请指定同学到黑板上写出方程式，从书写规范上加以分析。 ①Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3Fe2O3＋3H22Fe＋3H2O2Fe2O3＋3C4Fe＋3CO2Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 2、H2成本高，作为可燃性气体安全系数不高。 3、C虽然成本低，但是用它作还原试剂生产出的生铁质量低，由于其是固态在生产中反应不充分。 4、CO虽然在自然界存在很少，却可以用廉价的焦碳制取。所以是最佳的。 [教师]所以工业炼铁的原理就是在高温下，用还原剂——主要是CO把铁从铁矿石还原出来。 [过渡]知道了反应原理之后，我们再来探究工业炼铁的流程到底是怎么实现的？请大家看高炉的简易装置图，图中有很多出口、入口，它们分别有什么用途呢？首先我们要看进入高炉的都有哪些原料。 [提示]工业炼铁的原料有铁矿石、焦炭、空气等。（在高炉图中分别注出）。有了这样的一些原料，大家能不能想到还原剂：一氧化碳是怎样形成的？ [教师]在冶炼过程中，从炉顶不断将铁矿石、焦炭等送入高炉，从高炉下部的风口吹进1000~1300℃的热空气，在这样的高温下，焦炭和空气中的氧气发生反应就可以实现从焦炭到一氧化碳的转换，请同学写出反应方程式。 [教师]在冶炼过程中，焦炭先与热空气中的氧气反应生成CO2，CO2 再与灼热的焦炭反应，生成CO。 CO，铁矿石就可以被还原成单质Fe了，铁矿石的主要成分我们知道，是Fe2O3，所以这个反应就是——Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 [过渡]工业炼铁过程到这里就结束了吗？我们已经得到了想要的铁了吗？事实上，工业炼铁往高炉里加入的原料里除了铁矿石和焦炭以外还有石灰石，那么这个石灰石的作用是什么呢? [学生]用来除杂 [教师]没错，要得到最后的产物，我们还有很重要的一步——除杂，石灰石的作用就是为了用来除去铁矿石中的二氧化硅等杂质。这个除杂过程是怎样实现的？首先，石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与二氧化硅等反应生成炉渣。这样产生的炉渣就从高炉底部出来了，而在这样的高温下铁还是液态的，所以铁水就从另一边流出来了，从而实现固液分离。 [过渡]在这里，石灰石是作为助熔剂参加除杂反应的。我们再来看这个反应的废气，有哪些？ [学生]CO、CO2、N2 [教师]高炉炼铁产生的这种含有大量一氧化碳的混合气体，就是高炉煤气，是一种低热值的气体燃料，可用于冶金企业，也可供给民用。所以工业炼铁的过程不仅不会产生污染尾气，生成的废气还能再利用，是一种环保节能的生产方式。这也是选择CO作为还原剂还原铁矿石的另一个原因。 [过渡]这样冶炼得到的铁是含碳2%-4.5%的生铁，将生铁进一步炼制就可以得到用途更广泛的钢。通过刚才的学习我们知道了炼铁的过程，那么人类又是如何从自然界中获取铜的呢？ [教师]我们首先追溯到“青铜时代”，大家都知道那是一个以使用青铜器为标志的人类文化发展的阶段CuFeS2 粗铜 但这种方法只能得到粗铜，含铜量为99.5%-99.7%。要得到纯度更高的铜，必须还要经过电解精炼。 3、粗铜精炼 [教师]电解精炼得到的铜含铜量可高达99.95%-99.98%，关于粗铜的精炼我们在以后的课程中还会学习。很多时候，我们需要将自然界存在的不溶性铜矿转化为可溶的铜盐从而进行冶炼，几百年来人们一直沿用“矿堆浸铜法”这种生物炼铜方法，直到最近现代生物学家认识到这是一种微生物来帮助我们从矿石中提取铜的方法。请同学们花1分钟的时间快速阅读教材73页资料卡中内容，思考：生物炼铜的原理是什么？有哪些优点？ [学生]阅读，归纳。 [总结]生物炼铜的成本远远低于其他冶炼法，具有污染小、反应条件简单、即使含量（品味）很低的矿石也可以被利用等优点，所以引起了人们极大关注。Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液中加入适量锌粉，首先置换出的是（ ） A．Mg B．Cu C．Ag D．H2 4、在化学反应：3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2↑中，H2O作 （ ） A．还原剂 B．氧化剂 C．催化剂 D．溶剂 5、铁、铜在自然界中主要以 的形式存在。常见的有磁铁矿 、赤铁矿 ，常见