还原铁粉置换铜的反应原理

还原铁粉置换铜生是中铁消耗多的原因有哪些？

      我国从唐代就开始使用铁置换法生产纯铜，长期的生产实践，使生产置换工艺具有过程简单，可靠，有效等优点。由于工艺简单，投资小，使用铁粉置换铜的的生产工艺仍有一定的市场，但置换中，铁粉消耗过多的原因有哪些呢？

铁置换的原理

      由于Fe²⁺/ Fe的标准电位(-0.141V)远较Cu²⁺ /Cu的标准电位(0.330V)低，所以铁能较彻底从铜溶液中把Cu²⁺置换成Cu。并具在这个反应过程中，理论生产1公斤铜耗铁量仅为0.88kg，造成理论与实际反应差别较大的原因在于：

1)  铜溶液中的多余酸消耗铁，然后放出氢气

        Fe + 2H⁺ ——  Fe²⁺ + H₂

2)  铜溶液中溶解的氢，使置换反应生成的二价铁离子继续氧化成三价铁离子，强氧化性的三价铁离子又被铁粉还原成二价金属铁离子,因而要再消耗一部分铁。

         4H⁺  +  4Fe²⁺ + O₂ ——  4Fe³⁺ + H₂O

         2Fe3⁺  + Fe —— 3Fe²⁺

3)  Fe3+还能使已经生成的Cu氧化成Cu2+,从而增加了铁的耗量

        2Fe3⁺  + Cu ——  2Fe²⁺ + Cu²⁺

       由上边化学反应可以看出，铁置换铜的方法中，造成铁消耗多的主要因素有：溶液的酸度，溶液中含氧量等；由于置换反应是在液固相界面上进行，因此，铁粉的比表面，接触时间也是影响置换的重要影响因素。还原铁粉颗粒具有比表面大，颗粒多孔的原因，在置换铜的反应中，对比其它实体的铁颗粒金属，反应效率更高。