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铜的主要化学性质(铜的化学知识)

铜的主要化学性质(铜的化学知识) 铜的主要化合物化学

铜的化学活性比金高,与硫、氧、卤素、硝酸和热的浓硫酸反应。然而,与铀相比,铜的化学活性较低。人们通常把铜归于一种化学活性低的元素。铀、金、铜化学活性的差异与其在自然界中的矿物形态相一致。世界上所有的铀矿物都是以化合物的形式存在,从未发现过元素铀;而金主要以自然金的形式出现,很少以化合物的形式出现;铜主要以化合物的形式存在,只有少量的自然铜出露在矿石中。

首先,铜的价态

铜有两种价态:一价和二价。一价铜在溶液中不稳定,只有存在离子(如CN-、Cl-等)时才稳定。)在能与单价铜络合的溶液中。Cu+在溶液中会发生歧化反应。但在固体铜化合物中,铜往往是一价的。

第二,氧化铜

铜的氧化物包括氧化铜(CuO)和氧化亚铜(Cu2O)。这两种物质也存在于天然矿物中。按照它们的颜色,前者叫黄铜矿,后者叫黄铜矿。

CuO不溶于水,但溶于稀无机酸,形成相应的铜盐:

氧化铜可与酸性溶液中的某些还原剂和三价铁离子发生反应,例如:

氧化铜是一种碱性氧化物,不会与碱发生化学反应。但由于铜能与氨形成稳定的铜氨络合离子,氧化铜能溶于氨-碳酸铵溶液中,其反应如下:

Cu2O不溶于水。在没有氧化剂的情况下,它与稀硫酸分两步反应,首先发生歧化反应。

反应过程中产生的铜被水中的溶解氧缓慢氧化,然后溶解。反应如下:

当存在氧化剂时,氧化亚铜能迅速溶解在稀硫酸中,如:

在浸出过程中,为了加快黄铜矿的溶解速度,人们通常使用高铁作为氧化剂。反应如下:

三。硫化铜

自然界中有相当多的硫化铜,是人类获取铜的主要原料。

CuS不溶于水、稀硫酸、盐酸和硝酸。因为它不溶于无机酸(稀),所以常用来分离和提纯铜和其他金属元素。

硫化铜能与浓硝酸和热稀硝酸反应。反应如下:

硫化铜可被氧气、氧化亚铁硫杆菌、硫酸铁等氧化。,然后溶解在水溶液中,这是硫化铜矿物湿法冶金的基础。反应如下:

硫化铜可以溶解在氰化物溶液中,生成非常稳定的亚铜络合离子。

该反应是从Cd2+中分离二价铜离子的重要途径。

Cu2S不溶于水和稀硫酸,溶于氨和硝酸;当它与浓硫酸反应时,生成CuS、CuSO4和SO2,当它与浓盐酸反应时,生成H2S。在堆浸过程中,通常使用细菌、铁盐和氯化铜先氧化Cu2S,然后溶解它。比如:

硫化亚铜在足量空气体中加热生成氧化铜和硫酸铜。

四。铜盐

铜盐种类繁多,其中孔雀石CuCO3 Cu(OH)2) 2和蓝铜矿2CuCO3 Cu(OH)2) 2为碳酸盐,硅孔雀石CuSiO3 2H2O和透视性CuSiO3 2H2O为硅酸盐,黄铜矿CuSO4 5H2O和cuso 4·3Cu(OH)2为硫酸盐和黄铜矿CuC。

硫酸铜是与堆浸工艺相关的最重要的铜盐,因为从古至今的铜矿堆浸都是以硫酸为浸出剂,矿石中的铜以硫酸铜的形式转移到浸出液中,从浸出液中分离提纯直至获得商品,这一切都是通过硫酸铜的化学和物理性质来实现的。此外,硫酸铜是市场上除电解铜之外最大的铜产品。

硫酸铜易溶于水,其水溶液呈弱酸性;它的溶解度与温度有关:(见表1)表1

温度(℃)

0

15

25

50

70

90

100

硫酸铜(克)

14.9

19.3

22.3

33.6

45.7

62.7

73.5

浸出液中的铜经分离、提纯、富集后,往往加热蒸发,然后冷却结晶成五水硫酸铜,在93 ~ 99℃时变成硫酸铜H2O,在150℃时变成无水硫酸铜。CuSO4 CuSO4与碱反应生成碱式盐:

硫酸铜溶液中的铜可以被铁取代,形成海绵铜。这种反应在铜矿堆浸中已经使用了几千年,现在仍被一些企业采用。置换反应是:

动词 (verb的缩写)铜的络合物

铜的络合物种类很多,但涉及堆浸的主要是与萃取有关的羟肟类和铜的络合物,以及铜与金和常见元素分离时的一些络合物。

一价铜可与CN-、SCN -、Cl-、BR-、I-等形成稳定的络合离子。稳定性如表2所示。

配离子

[铜(氰)2]

[铜(SCN)2]

[CuI2]

[氯化亚铜]

稳定常数

1×1024

1×1012.11

1×108.85

1×104.73

含铜金矿石氰化堆浸过程中,铜会干扰浸出和碳的吸附。原因是铜能与氰化物形成稳定的[Cu(CN)2]-络合离子,消耗大量氰化物,降低浸出液中氰化物浓度,从而影响金的浸出。此外,生成的[Cu(CN)2]-还可以被活性炭吸附,降低了炭的含金量。Cu+与氨形成的络合离子[Cu(NH3)2]+为正电,易被空气体中的氧气氧化生成[Cu (NH3) 4] 2+。

二价铜能与氨、Cl-等形成稳定的络合物;

为了解决含铜金矿石氰化堆浸中铜的干扰,人们往往在加入氰化钠前先喷入氨-碳酸氢铵溶液,使铜生成铜氨络合离子除去铜,再喷入氰化物浸出金。由于矿石中铜的含量是金的数百至数千倍,有的甚至上万倍,而且堆浸工艺一般采用溶液闭路循环,所以浸出体系本质上是Cu-NH3-CN溶液体系。前人在这方面做了大量的研究工作。有人认为在这个体系中有多种铜的混合配位络合物。通式为Cux(NH3)y(CN)z,其中X、Y和Z取决于试剂的添加比例和顺序。

近代湿法炼铜迅速发展的重要原因之一是铜提取法的成功应用。铜萃取的原理是Cu2+能与异羟肟类有机化合物形成螯合物。迄今为止,LiX系列萃取剂已在国际上形成。这种萃取剂对铜的选择性高,负载量大。最早生产和应用的是LiX63-5,8-二乙基-7-羟基-十二烷基-二苯甲酮肟,适用于从氨溶液中萃取铜。50%萃取的pH值为4.8,通常表示为PHL/2 = 4.8;LiX63是脂肪族异羟肟酸化合物。后来合成的lix 64N-2-羟基-5-壬基二苯甲酮肟是一种芳香族的氢肟化合物,适用于从酸性溶液,即pH为1.4 ~ 3.0的溶液中萃取铜。近几年的LiX84,LiX984等。铜的萃取性能得到了改善。这类萃取剂的共同特点是具有氢肟结构,即

r代表不同的烷基衍生物。这种萃取剂在萃取铜时的反应和萃取产物如下:

(26)

从式(26)可以看出,该反应是可逆的。酸低时可以提取铜,酸高时可以顺利反萃铜。

 
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