【正文】 色 晶體，有磁性。 赤鐵礦石（主要成分： Fe2O3）：暗紅，含鐵多 會(huì)呈黑色。 褐鐵礦石（主要成分： 2Fe2O33H2O）：褐色、黃 褐色、黑褐色 菱鐵礦石（主要成分： FeCO3）：黃白、淺褐、深 褐色 （ 1）煉鐵原理： 利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑把礦石中的鐵還原出來。 （ 2）煉鐵設(shè)備： 高爐 高爐構(gòu)造： 5個(gè)部分組成：爐喉、爐身、爐腰、 爐腹、爐缸 5個(gè)口：進(jìn)料口、進(jìn)風(fēng)口、出鐵口、 出渣口、高爐煤氣出口 （ 3）煉鐵原料： 鐵礦石、焦炭（還原劑）、石灰石（作熔劑） 煉鐵高爐 （ 4）煉鐵過程和主要反應(yīng)： 反應(yīng)： C + CO2 CO2 +Q CO2 + C 2CO – Q Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2↑ 除脈石： CaCO3 CaO +CO2 ↑ CaO + SiO2 CaSiO3 產(chǎn)品： 生鐵 — 主要用于煉鋼 爐渣 — 作水泥、渣磚 高爐煤氣（ CO、 CO N2等） — 凈化處理后作 氣體燃料。 △ △ 高溫 高溫 高溫 （二）煉鋼： 原理： 利用氧化還原反應(yīng) ，把生鐵中過多 的碳和其他雜質(zhì)錳、硅、硫、磷等 雜質(zhì)氧化成氣體或爐渣除去 。 目的： 適當(dāng)降低生鐵里的含碳量，除去大 部分 S、 P等有害物質(zhì)，調(diào)整鋼里合 金元素的含量 。 原料： 生鐵 氧化劑： O2（或空氣）、氧化鐵 造渣材料：生石灰（ CaO） 主要反應(yīng)： 2Fe + O2 2FeO + Q Mn + FeO MnO + Fe + Q Si + 2FeO SiO2 + 2Fe + Q C + FeO CO + Fe + Q SiO2 + FeO FeOSiO2 SiO2 + MnO MnOSiO2 FeS + CaO FeO + CaS 2P + 5FeO + 3CaO 5Fe + Ca3(PO4)2 FeOSiO2 + CaO CaOSiO2 + FeO Si + 2FeO 2Fe + SiO2 Mn + FeO MnO + Fe 2Al + 3FeO 3Fe + Al2O3 △ 高溫 △ 高溫 高溫 高溫 高溫 高溫 高溫 高溫 高溫 脫 S 脫 P 高溫 脫氧 , 調(diào)節(jié) 成分 加工成 鋼渣磷 肥 防止鋼的熱脆性 制合金鋼 思考題： 煉鐵與煉鋼的原理有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 煉鐵中的實(shí)際還原劑是什么？在煉鐵過程中為什么要加入石灰石？在煉鋼時(shí)加入 CaO它們各起什么作用？ 煉鋼開始和結(jié)束都有 FeO與 Mn、 Si、 Al等的反應(yīng)，它們的目的有什么不同？ 高爐煤氣與水煤氣的成分有什么不同？ 相同點(diǎn)：都是利用了氧化還原反應(yīng) 不同點(diǎn)：還原煉鐵，氧化（除雜）煉鋼 煉鐵： CO；作熔劑，除去脈石 （ SiO2) 煉鋼：造渣材料 開始是除去 Si等雜質(zhì)，結(jié)束是脫去 FeO中的氧并調(diào)節(jié)成分 高爐煤氣： CO、 CO N2等，水煤氣： CO、 H2等 [Fe(H2O)6]3+ [Fe(H2O)3(OH)3] Fe2O3xH2O FeCl3 Fe [Fe(H2O)6]2+ Fe(OH)2 FeCl2 Fe3O4 KFe[Fe(CN)6] FeS Fe(SCN)2+ [小結(jié) ] 51 銅 單 質(zhì) 167。 9－ 5 銅（ Cu） ⅠB 族（稱銅副族）主要包括：銅（ Cu）、銀（ Ag）、金（ Au）三個(gè)元素。 111Uun為放射性元素不討論。 價(jià)電子構(gòu)型 ： (n1)d10nS1 ， 銅是 3d104S1 。 銅的氧化數(shù)：有 + +2。 其中以 +2的化合物較多見。 銅離子具有較強(qiáng)的極化力。易形成配合物。 銅和鉀都是第四周期的金屬，最外層只有 1個(gè)電子，但由于銅的次外層有 18個(gè)電子比鉀多了 3d軌道 10個(gè)電子， 3d軌道離核較遠(yuǎn)，對原子核的屏蔽作用小，而銅元素的核電荷數(shù)大于鉀，而原子半徑銅（ ）比鉀的原子半徑（ ）小得多。標(biāo)準(zhǔn)電極電動(dòng)勢 φ (Cu+/Cu)=+ ,φ (K+/K)=。 活潑性： k》 Cu 銅是人類發(fā)現(xiàn)最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一 。 主要以礦物形式存在 ， 有黃銅礦 (CuFeS2)、 輝銅礦 (Cu2S)、 孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、 赤銅礦 （ Cu2O） 等 。 地殼的含量約萬分之一 。 o o 物理性質(zhì) 銅是有紫紅色光澤，有較好的延展性，質(zhì)較軟的金屬。熔點(diǎn)： 1083℃ ，密度： 。是熱和電的良導(dǎo)體。銅有較好的耐腐 蝕能力。銅常制成合金，如黃銅、青銅和白銅分別用作儀器部件 等。 化學(xué)性質(zhì) 銅是不太活潑金屬，可形成 +1， +2，氧化態(tài)的化合物， Cu(+2)較穩(wěn)定。 （ 1）在含 CO2的潮濕空氣中，銅可以生銹生成銅綠顯 綠色 ： 2Cu + H2O + CO2 + O2 Cu2(OH)2CO3 （ 2）可溶于濃硫酸和濃硝酸中， Cu + 2H2SO4 （濃） CuSO4 + 2H2O + SO2↑ （ 3）通氧下，銅可溶于加熱的硫酸和鹽酸 2Cu + 2H2SO4 + O2 2CuSO4 + 2H2O 2Cu + 8HCl（濃，熱） 2H3[CuCl4] + H2↑ （ 4）與非金屬 O鹵素和硫等可以直接化合 52銅的重要化合物 氧化物和氫氧化物 Cu2O（ 磚紅色 ） CuO（ 黑色 ） Cu(OH)2（ 蘭色 ） 性質(zhì)： ① 均難溶于水 ， 有顏色 。 ② 熱穩(wěn)定性：氧化物中 CuO、 Cu2O穩(wěn)定性都高，但 CuO＜Cu2O ③ 酸堿性： CuO和 Cu(OH)2均為兩性偏堿性的化合物 。 如CuO、 Cu(OH)2易溶于酸 ， 也能溶于濃的強(qiáng)堿中： Cu(OH)2+2H+ Cu2++2H2O Cu(OH)2+2OH [Cu(OH)4]2（蘭色） Cu2O特殊性：易溶于稀硫酸 ， 并立即歧化反應(yīng)： Cu2O+2H+ Cu2++Cu+H2O 但與鹽酸反應(yīng)得 CuCl白色沉淀： Cu2O+2HCl 2CuCl↓+H2O ④ 與氨水的反應(yīng)： Cu2O和 CuO、 Cu(OH)2均能 溶于氨水。 Cu2O+4NH3+H2O 2[Cu(NH3)2]+ +2OH 生成物不穩(wěn)定在空氣中易被氧化 4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3+2H2O→ 4[Cu(NH3)4]2++4OH Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH （深紫蘭色） 鹽類： （ CuCl CuSO4） （ 2） CuCl2： 無水 CuCl2為共價(jià)化合物 ， 平面鏈狀 。 棕黃色固體 。 性質(zhì)： ① 易溶于水和有機(jī)溶劑 （ 如乙醇 、 丙酮 ） 。 ② 配離子互變： [Cu(H2O)4]2++4Cl [CuCl4]2+4H2O （ 蘭色 ） （ 黃色 ） 所以 CuCl2的濃溶液通常呈 黃綠 色或 綠 色 。 （ 3） CuSO4： CuSO45H2O實(shí)際為 [Cu(H2O)4]SO4H 2O 無水 CuSO4為白色粉末 ， 吸水性強(qiáng) ， 吸水后顯蘭色 ， 可用于檢驗(yàn)有機(jī)液體中的水分 ， 也可作干燥劑 。 CuSO4是制銅鹽的重要原料 （ CuSO4+石灰乳 ） →波爾多液 （ 農(nóng)藥之一 ） Cu（ Ⅱ ） 的配合物 Cu(Ⅱ )與單齒配體一般形成配位數(shù)為 4的正方形構(gòu)型（ dsp2雜化）如 [Cu(H2O)4]2+、 [CuCl4] [Cu(NH3)4]2+等， [Cu(NH3)4]2+為深紫蘭色。分析化學(xué)上，根據(jù)顏色深淺進(jìn)行比色分析測 Cu的含量。它還能溶解纖維，在所得纖維素溶液中加酸或水時(shí)，纖維又可析出，工業(yè)上因此用于制人造絲。 Cu(Ⅱ )還與一些有機(jī) 螯合 劑（如：乙二胺等）形成穩(wěn)定的螯合物 。 Cu(I)與 Cu(Ⅱ )的相互轉(zhuǎn)化 從 Cu(I)結(jié)構(gòu) （ 3d10） 看 ， Cu(I)是穩(wěn)定的 ， 如自然界中有 Cu2O和 Cu2S的礦物存在 。 但在水溶液中 Cu+易歧化 ， 這是由于 Cu2+的電荷比 Cu+多 ， 半徑又小 ， 所以 Cu2+的水合焓 （ 2100kJmol1） 比 Cu+的 （ 593 kJmol1） 小得多 。 ∴ 水溶液中 Cu2+比 Cu+穩(wěn)定 。 看電極電動(dòng)勢： Cu2+ Cu+ Cu 左 右， ∴ 在酸性水溶液中， Cu+易歧化： 2Cu+ Cu2++Cu 如何在水溶液中使 Cu(Ⅱ )向 Cu(I)轉(zhuǎn)化呢 ？ ① 必須有還原劑 ， ② 降低 C(Cu+)， 辦法是使 Cu(I)成為難溶物或難解離的配合物 。 + + 陽極： 含雜質(zhì)的銅 Cu2e=Cu2+ 氧化 陰極： 純銅薄片 Cu2++2e=Cu 還原 電解液： CuSO4溶液 原因： 電解時(shí)含雜質(zhì)的銅和金屬活動(dòng)順序位于銅前的金屬（如：Zn、 Fe、 Ni等）在陽極溶解，位于銅后的金屬由于銅的存在，不會(huì)溶解。在陰極， Cu2+比它們易得電子還原成銅。溶液中Cu2+存在，這些離子氧化性弱于 Cu2+，不會(huì)得電子析出金屬。 電解法精煉的銅純度可達(dá)到 %以上。 （ 2）電解法精煉銅 （ 1）礦物的冶煉 （ 根據(jù) Cu的礦石不同方法不同 ） ① 干法：氧化物礦直接用碳還原。 ②濕法： 置換析出銅然后用電解或用用氨水溶解堿性礦 溶解用酸性礦 FeSOH??????:: 42