Wie wird Kupfer hergestellt?
Kupfer befindet sich in der vierten periodischen IB-Familie des Periodensystems. Es ist das erste Metall, das die Menschheit verwendet. Kupfer hat hervorragende Eigenschaften und ist im industriellen Bereich weit verbreitet. Der Kupfergehalt in der Erdkruste beträgt etwa 0,01%. In der Natur liegt Kupfer meistens in Form von Verbindungen vor. Die üblichen Kupfererze sind Chalkopyrit (CuFeS2), Chalkopyrit (Cu2S), Malachit (Cu2 (OH) 2CO3), Chalkopyrit (Cu2O) und Chalkopyrit (CuSO4 5H2O).
In der westlichen Han-Dynastie wurde der Rekord von "Zeng Qing Zengs Eisen ist Kupfer" in Liu An "Huainan Wan Bi Shu" in der Bedeutung geschrieben, Eisenblech in Kupfersulfatlösung oder andere Kupfersalzlösung zu setzen, um einzelnes Kupfer zu ersetzen. Diese Methode ist der Pionier der modernen Hydrometallurgie. Der Prozess der Kupferherstellung im Nassverfahren wird auch als Galle-Kupfer-Verfahren bezeichnet. Der Produktionsprozess umfasst im Wesentlichen zwei Schritte, eine davon ist das Auslaugen von Kupfer, und Eisen wird in die Lösung des Vitriols gegeben. Die Kupferionen im Vitriol werden durch Eisen abgeschieden und in einem einzigen Kupfer abgeschieden. Die zwei besteht darin, das Ersatzkupferpulver zu sammeln und es dann zu schmelzen. Das wesentliche Prinzip der Nasskupfermetallurgie besteht darin, das schwache Metall (außer K, Ca, Na) zu ersetzen, das stärker ist als Kupfer. Beispielsweise wird der Kupfersulfatlösung das Metall Zink oder Eisen zugesetzt, und das Metall Kupfer kann ersetzt werden. Die Hauptreaktion ist CuSO 4 + Zn = Cu + ZnSO 4; CuSO 4 + Fe = Cu + FeSO 4.
Der erste Mann der Welt, der nassmetallurgische Kupferkunst, Zhang Qian, hat ein Buch über den "Kupferdip" in Kombination mit den Werken und persönlichen Erfahrungen seiner Vorgänger geschrieben. Das Buch beschreibt die Verwendung von kupferhaltigem Kupfererz (oder Gallenblasenwasser), das die Vorteile "weniger Kosten und weniger Aufwand" hat.
In chemischen Laboren können wir auch Nassmetallurgie simulieren. Ein 20 cm langer Draht wird mit dem Sandpapier zum Polieren des Lichts genommen, dann werden 4 ml Kupfersulfat in das Reagenzglas gegeben und der blanke Eisendraht wird in das Reagenzglas gegeben. Es kann statisch platziert werden. Es kann beobachtet werden, dass die Oberfläche des Drahts einen purpurroten Metallniederschlag aufweist und die Lösung sich allmählich von blau zu hellgrün ändert. Das purpurrote Metall ist Kupfer, und schließlich wird der Draht gesammelt, um das auf der Oberfläche des Drahtes abgeschiedene Kupfer zu sammeln.
Im alten China gab es auch eine Methode zum Schmelzen von Kupfer - "Kupferschmelzung durch Feuer". Laut der Textrecherche verwendete die Kupferschmelzung in der Shang-Dynastie hauptsächlich Malachit und Holzkohle. Bei der Herstellung von Kupfer mit Kupferoxid und Reduktionsmittel bei hoher Temperatur wird Kupfer hergestellt. Die Reaktion erfordert eine bestimmte Temperatur, so dass das Kupfermonomer im Erhitzungszustand hergestellt werden kann, was als "Feuerverfahren Kupfer" bezeichnet wird.
Es wurde schon vor langer Zeit entdeckt, dass Malachit nach dem Brennen ein hellrotes Metall produzieren kann. Dieses Metall ist Kupfer. Der Hauptbestandteil von Malachit ist alkalisches Kupfercarbonat [Cu2 (OH) 2CO3]. Die alkalische Kupfercarbonatwärme zersetzt sich unter Bildung von Kupfer, Wasser und Kohlendioxid. Kohlenstoff oder Kohlenmonoxid ist reduktiv und kann Kupferoxid reduzieren. Die Reaktion ist: Cu 2 (OH) 2 CO 3 2 Cuu + H 2 O + CO 2, C + 2 Cu 2 Cu + CO 2, CO + CuO Cu + CO 2.
In chemischen Laboren können wir das unten gezeigte Gerät verwenden, um den Schmelzprozess zu simulieren. Das neue Kupferoxid aus 10G wird zu Pulver gemahlen und zum Trocknen in einen Tiegel gegossen. Die neue Kohle aus 1,5 g wird ebenfalls zu Pulver gemahlen und zum Trocknen in einen Tiegel gegossen. Dann werden das Kupferoxidpulver und das Aktivkohlepulver gleichmäßig gemischt. Das Instrument wird mit einem Löffel oder einem Papierschlitz auf den Boden des Reagenzglases gelegt. Das Gerät wird gemäß der folgenden Abbildung zusammengebaut. Ein Ende des Glasrohrs wird in ein Reagenzglas mit klarem Kalkwasser gegeben und die Alkohollampe mit winddichter Abdeckung wird erhitzt. Wenn das geklärte Kalkwasser trüb wird, erscheinen die violetten oder roten Feststoffe allmählich im Reagenzglas und hören auf zu heizen. Nachdem die Reaktion abgeschlossen ist, wird sie zuerst in das Glasröhrchen gezogen, das das Testwasser für das geklärte Kalkwasser enthält, und dann wird die Alkohollampe abgezogen. Zum Schluss das Pulver aus dem Reagenzglas auf ein sauberes weißes Papier gießen und das Pulver beobachten. Dann werden Sie feststellen, dass das Papier einen purpurroten Feststoff hat, der aus Kupfer besteht.