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高中化学:经典史料中的化学工艺

2025-03-30
高中化学:经典史料中的化学工艺

(1)锌的冶炼:明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,泥罐中掺有煤炭)。

其冶炼Zn的方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。

(2)青铜的冶炼:冶炼青铜的过程较复杂,大概为先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,取精炼铜液,弃去炼渣,即得初铜。初铜仍比较粗,需再经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。

铸造青铜必须解决采矿、熔炼、铜、锡、铅合金成分的比例配制、熔炉和坩埚炉的制造等一系列技术问题。

(3)胆铜法炼铜:用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液中的铜离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。

早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应,《淮南万毕术》、《神农本草经》就提到:“白青(碱式碳酸铜)得铁化为铜”,“石胆……能化铁为铜”。

(4)淘冶黄金:黄金都是以游离状态存在于自然界,分沙金和脉金(小金)两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如,《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。

(5)银的冶炼:银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少,主要以硫化矿形式存在,并多与铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银,东汉时期发明了以黑锡(铅)结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。

(6)汞的冶炼:在自然界中虽有游离态汞存在,...

(6)汞的冶炼:在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂(硫化汞)状态存在。方士们在密闭的设备中升炼水银,先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺,设计了专用的装置,《天工开物》中也有类似记载。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。

唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。

(7)黄铜的冶炼:明代以前,这种合金是利用炉甘石(碳酸锌矿)和金属铜、木炭合炼而成的。这个炼制方法的记载最早见于五代末期的“日华子点庚法”,是一个炼金术的配方。

(8)镍白铜的冶炼:镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载:“螳螂县因山名也,出银、铅、白铜、杂药。”明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金,含铜40%~58%,镍7.7%~31.6%,锌25.4%~45%,称为“中国白铜”。

(9)《新修本草》对“青矾”的描述:“本来绿色,……正如璃……烧之赤色……”,“烧之赤色”指的是“煅烧”。

(10)《徐光启手记》中记载了“造强水法”:“绿矾(FeSO4·7H2O)五斤(多少任意),硝五斤。将矾炒去,约折五分之一。将二味同研细,听用。

次用铁作锅……锅下起火……取起冷定,开坛则药化为水,而锅亦坏矣。用水入五金皆成水,惟黄金不化水中,加盐则化……强水用过无力……”。

相当于“王水”的配制。

(11)《吕氏春秋》中有关于青铜的记载:“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚,燔(烧)之则为淖(液体)”。相当于“合金”的制备。

(12)造纸:《天工开物》记载,竹纸制造分为六个步骤:以我国古书《天工开物》卷中所记载的竹纸制造方法为例,步骤如下:

①斩竹漂塘:将新砍下的嫩竹放入池塘中,浸...

①斩竹漂塘:将新砍下的嫩竹放入池塘中,浸泡一百日以上,利用天然微生物分解并洗去竹子的青皮;

②煮徨足火:放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮,利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等;

③舂臼:把上述处理的竹子,放入石臼中打烂,形同泥面;

④荡料入帘:将被打烂的竹料倒入水槽内,并以竹帘在水中荡料,竹料成为薄层附于竹帘上面;

⑤覆帘压纸:将竹帘反过来,使湿纸落于板上。重复荡料与覆帘步骤,叠积上千张湿纸后,加木板重压以挤去大部分的水;

⑥透火焙干:将湿纸逐张扬起,生火焙干。

(13)烧制陶器:陶瓷釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质。

(14)酿酒:据《礼记》记载,西周已有相当丰富的酿酒经验和完整的酿酒技术规程,其中“月令篇”叙述了负责酿酒事宜的官“大酋”在仲冬酿酒时必须监管好的6个环节:“秫稻必齐,曲蘖必时,湛炽必洁、水泉必香,陶器必良,火齐必得,兼用六物。

”方法:先用米曲霉、黄曲霉等将淀粉水解为葡萄糖,称为糖化;再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精,发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟。