銅及其化合物的性質(zhì)

第四節(jié)銅及其化合物金屬材料 第二章金屬元素及其化合物 考綱 網(wǎng)絡(luò) 掌控全局 梳理 判斷 突破點(diǎn)面 梳理基礎(chǔ) 一 銅及其重要化合物1 銅 1 在自然界中的存在形態(tài) 游離態(tài) 天然銅 化合態(tài) 黃銅礦 CuFeS2 和孔雀石 Cu2 OH 2CO3 2 物理性質(zhì) 色 具有金屬光澤 具有 性 性 性 被廣泛應(yīng)用于電器元件 導(dǎo)線等的制造 3 化學(xué)性質(zhì) 紫紅 延展 導(dǎo)電 導(dǎo)熱 黑 棕黃 Cu 2H2SO4 濃 CuSO4 SO2 2H2O 2 氧化銅和氫氧化銅 不 黑 不 Cu2 H2O Cu H2O Cu CO2 Cu2 2H2O CuO H2O 3 硫酸銅 CuSO4 5H2O為藍(lán)色晶體 俗稱藍(lán)礬 膽礬 無(wú)水CuSO4為白色粉末 遇水變藍(lán)色 生成CuSO4 5H2O 可作為水的檢驗(yàn)依據(jù) 二 合金與金屬材料1 合金 1 概念 與其他 或 形成的具有 的物質(zhì) 一種金屬 一種或幾種金屬 非金屬 金屬特性 2 特性 熔點(diǎn)較各成分的熔點(diǎn) 合金比各成分金屬具有更好的 以及物理 化學(xué)和機(jī)械加工性能 如耐腐蝕性強(qiáng) 強(qiáng)度大等 2 金屬材料 1 黑色金屬材料 包括 及它們的合金 低 硬度 強(qiáng)度 鐵 錳 鉻 2 生鐵和鋼 生鐵和鋼都是鐵 碳合金 鋼是用量最大 用途最廣泛的合金 判斷正誤 正確的打 錯(cuò)誤的打 1 1molCu和足量稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NA個(gè)NO分子 2 2012 山東高考 以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅 含Al Zn Ag Pt Au等雜質(zhì) 的電解精煉 粗銅接電源正極 發(fā)生氧化反應(yīng) 3 CuSO4與ZnS反應(yīng)的離子方程式為Cu2 S2 CuS 4 錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高 5 電解AlCl3 FeCl3 CuCl2的混合溶液時(shí)陰極上依次析出Cu Fe Al 6 所有不銹鋼都只含有金屬元素 7 將銅屑加入Fe3 溶液中的離子方程式 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 8 加強(qiáng)熱 使CuO在高溫條件下分解制備單質(zhì)Cu 9 銅表面易形成致密的氧化膜 銅容器可以盛放濃硫酸 10 錫青銅 銅錫合金 文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快 11 所謂合金 就是不同種金屬 也包括一些非金屬 在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物 熱點(diǎn)一 熱點(diǎn) 典例 融會(huì)貫通 銅及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 1 堿式碳酸銅 1 化學(xué)式為Cu2 OH 2CO3 俗名 孔雀石 綠色固體 2 銅在潮濕的空氣中被氧化為銅銹 2Cu O2 H2O CO2Cu2 OH 2CO3 2 銅的氧化物 CuO為黑色粉末 不溶于水 Cu2O為紅色粉末 不溶于水 3 Cu2 具有氧化性 但氧化能力比Fe3 弱 如FeCl3可將H2S氧化為S Cu2 則只能與H2S生成不溶于酸的CuS 2Fe3 H2S2Fe2 2H S Cu2 H2S2H CuS Fe3 可氧化Cu生成Cu2 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 例1 2012 山東高考 工業(yè)上由黃銅礦 主要成分CuFeS2 冶煉銅的主要流程如下 1 氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的 吸收 填字母 a 濃H2SO4b 濃HNO3c NaOH溶液d 氨水 2 用稀H2SO4浸泡熔渣B 取少量所得溶液 滴加KSCN溶液后呈紅色 說(shuō)明溶液中存在 填離子符號(hào) 檢驗(yàn)溶液中還存在Fe2 的方法是 注明試劑 現(xiàn)象 3 由泡銅冶煉粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為 4 CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅 含Al Zn Ag Pt Au等雜質(zhì) 的電解精煉 下列說(shuō)法正確的是 a 電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b 粗銅接電源正極 發(fā)生氧化反應(yīng)c 溶液中Cu2 向陽(yáng)極移動(dòng)d 利用陽(yáng)極泥可回收Ag Pt Au等金屬 5 利用反應(yīng)2Cu O2 2H2SO4 2CuSO4 2H2O可以制備CuSO4 若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池 其正極電極反應(yīng)式為 解析 1 根據(jù)冰銅的元素組成可知?dú)怏wA為SO2 可以用堿性物質(zhì)或氧化性物質(zhì)來(lái)處理 故選c d 不選b的原因是硝酸的還原產(chǎn)物NO也是大氣污染物 不選a的原因是濃硫酸雖然具有強(qiáng)氧化性但并不能與SO2反應(yīng) 因?yàn)闆](méi)有中間價(jià)態(tài) 2 能與KSCN溶液顯紅色的是Fe3 要檢驗(yàn)是否還存在Fe2 需選擇能與Fe2 反應(yīng)且有現(xiàn)象的試劑 根據(jù)Fe2 的還原性 可以選擇具有強(qiáng)氧化性的酸性KMnO4 現(xiàn)象是紫色褪去 3 發(fā)生的反應(yīng)類似鋁熱反應(yīng) 觀察法配平即可 4 電解過(guò)程中不可避免的會(huì)有部分電能轉(zhuǎn)化為熱能 故a錯(cuò) 電解精煉過(guò)程中 粗銅是作陽(yáng)極 與電池的正極相連 發(fā)生氧化反應(yīng) 故b正確 電解過(guò)程中 陽(yáng)離子要往陰極移動(dòng) 故c錯(cuò) 比銅活潑性弱的金屬會(huì)成為陽(yáng)極泥 故d正確 5 在原電池中 正極發(fā)生還原反應(yīng) 根據(jù)方程式可知是O2發(fā)生了還原反應(yīng) 在硫酸溶液中 正極的電極反應(yīng)式為 O2 4H 4e 2H2O 答案 1 cd 2 Fe3 取少量溶液 滴加KMnO4溶液 KMnO4褪色 3 3Cu2O 2AlAl2O3 6Cu 4 bd 5 4H O2 4e 2H2O 實(shí)驗(yàn) 操作 提高素養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)課題 硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測(cè)定 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究測(cè)定晶體里結(jié)晶水含量的方法 2 實(shí)驗(yàn)原理 硫酸銅晶體是一種比較穩(wěn)定的結(jié)晶水合物 當(dāng)加熱到150 左右時(shí)將全部失去結(jié)晶水 根據(jù)加熱前后的質(zhì)量差 可推算出其晶體的結(jié)晶水含量 3 實(shí)驗(yàn)儀器 托盤天平 研缽 玻璃棒 三腳架 泥三角 瓷坩堝 坩堝鉗 干燥器 酒精燈 藥匙 4 探究活動(dòng) 研磨 在研缽中將硫酸銅晶體研碎 防止加熱時(shí)可能發(fā)生迸濺 稱量 準(zhǔn)確稱量一干燥潔凈的瓷坩堝質(zhì)量 Wg 再稱 稱量瓷坩堝 硫酸銅晶體的質(zhì)量 W1g 加熱 小火緩慢加熱至藍(lán)色晶體全部變?yōu)榘咨勰?完全失水 并放入干燥器中冷卻 再稱 在干燥器內(nèi)冷卻后 因硫酸銅具有很強(qiáng)的吸濕性 稱量瓷坩堝 硫酸銅粉末的質(zhì)量 W2g 再加熱 把盛有硫酸銅的瓷坩堝再加熱 再冷卻 再稱重 將冷卻后的盛有硫酸銅的瓷坩堝再次稱量 兩次稱量誤差 0 1g 計(jì)算 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果計(jì)算硫酸銅晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 簡(jiǎn)稱 一磨 四稱 兩熱 一算 5 操作提示 稱前研細(xì) 小火加熱 在干燥器中冷卻 不能用試管代替坩堝 加熱要充分但不 過(guò)頭 溫度過(guò)高CuSO4易分解 6 誤差分析 1 偏高的情況 加熱溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 固體部分變?yōu)榛野咨?因?yàn)楹谏腃uO與白色的CuSO4混合 會(huì)使固體變?yōu)榛野咨?因W2偏小 W1 W2數(shù)值偏高 晶體中含有 或坩堝上附有 受熱易分解或易揮發(fā)的雜質(zhì) 因W2偏小 W1 W2數(shù)值偏高 加熱時(shí)攪拌不當(dāng)使晶體濺出坩堝外或被玻璃棒帶走少量 因W2偏小 W1 W2數(shù)值偏高 實(shí)驗(yàn)前晶體有吸潮現(xiàn)象或加熱前所用的坩堝未完全干燥 因W1偏大 W1 W2數(shù)值偏高 2 偏低的情況 加熱溫度過(guò)低 100 或時(shí)間不夠 因W2偏大 W1 W2數(shù)值偏小 加熱時(shí)質(zhì)量未至恒重就停止加熱 因W2偏大 W1 W2數(shù)值偏小 加熱后坩堝放在空氣中冷卻 因?yàn)樵诶鋮s過(guò)程吸潮 會(huì)使W2值偏大 W1 W2數(shù)值偏小 晶體中含有受熱不分解或難揮發(fā)的雜質(zhì) 因W2 W并不是純凈的CuSO4粉末的質(zhì)量 即水的含量必然偏低 兩次稱量相差0 10g 因結(jié)晶水未完全失掉 使得W1 W2數(shù)值偏小 3 無(wú)影響情況 瓷坩堝內(nèi)有不揮發(fā)性雜質(zhì) 例3 在測(cè)定硫酸銅結(jié)晶水的實(shí)驗(yàn)操作中 1 加熱前應(yīng)將晶體放在 中研碎 加熱是放在 中進(jìn)行 加熱失水后 應(yīng)放在 中冷卻 2 判斷是否完全失水的方法是 3 做此實(shí)驗(yàn) 最少應(yīng)進(jìn)行稱量操作 次 4 下面是某學(xué)生一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù) 請(qǐng)完成計(jì)算 填入下面的表中 5 這次實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的原因可能是 填寫(xiě)字母 所造成 A 硫酸銅晶體中含有不揮發(fā)性雜質(zhì)B 實(shí)驗(yàn)前晶體表面有濕存水C 加熱時(shí)有晶體飛濺出去D 加熱失水后露置在空氣中冷卻 解析 硫酸銅結(jié)晶水含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)是一個(gè)基本的定量實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是加熱過(guò)程中使晶體中的結(jié)晶水全部失去 為了保證失去全部結(jié)晶水 實(shí)驗(yàn)中要加熱 稱量 再加熱 再稱量 直到最后兩次稱量值不超過(guò)0 1g 0 1g是托盤天平的感量 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出結(jié)晶水的質(zhì)量 進(jìn)而可計(jì)算出結(jié)晶水分子數(shù) 由 4 的計(jì)算結(jié)果知實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏高 由此可判斷 5 選B C兩項(xiàng) 答案 1 研缽瓷坩堝干燥器 2 最后一次加熱前后兩次質(zhì)量數(shù)據(jù)差不超過(guò)0 1g 3 4 4 5 3 5 BC 鞏固 演練 基礎(chǔ)達(dá)標(biāo) 1 Al Fe Cu都是重要的金屬元素 下列說(shuō)法正確的是 A 三者對(duì)應(yīng)的氧化物均為堿性氧化物B 三者的單質(zhì)放置在空氣中均只生成氧化物C 制備AlCl3 FeCl3 CuCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法D 電解AlCl3 FeCl3 CuCl2的混合溶液時(shí)陰極上依次析出Cu Fe Al 解析 A項(xiàng) Al2O3為兩性氧化物 B項(xiàng) Cu與空氣中的CO2和H2O g 的作用下與O2反應(yīng)生成Cu2 OH 2CO3 C項(xiàng) 三種鹽均為強(qiáng)酸弱堿鹽 加熱時(shí)都水解 且生成易揮發(fā)的HCl 隨著水分和HCl的揮發(fā) 蒸干時(shí)都得到金屬氧化物和其氫氧化物的混合物 D項(xiàng) 電解AlCl3溶液陰極上的產(chǎn)物為H2和Al OH 3 答案 C 2 在含有Cu NO3 2 Mg NO3 2和AgNO3的溶液中加入適量鋅粉 首先置換出的是 A MgB CuC AgD H2 解析 金屬越活潑 還原性越強(qiáng) 其陽(yáng)離子的氧化性越弱 所以氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)?Ag Cu2 Zn2 Mg2 同一種還原劑與不同氧化劑反應(yīng)時(shí) 氧化性強(qiáng)的先反應(yīng) 鋅與Mg2 不反應(yīng) 先與Ag 反應(yīng) 所以首先置換出的是Ag 答案 C 3 制印刷電路時(shí)常用氯化鐵溶液作為 腐蝕液 銅被氯化鐵溶液腐蝕的方程式為 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 FeCl3溶液也能與鐵反應(yīng)2FeCl3 Fe 3FeCl2 當(dāng)向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉 反應(yīng)結(jié)束后 燒杯底部不可能出現(xiàn)的是 A 有銅無(wú)鐵B 有鐵無(wú)銅C 有鐵有銅D 無(wú)鐵無(wú)銅 4 在稀硫酸中加入銅粉 銅粉不溶 再加入下列固體 銅粉可溶解的是 FeCl2 Fe2O3 Zn KNO3A 和 B 和 C 和 D 和 解析 Fe2O3可與稀硫酸反應(yīng) 溶液中存在Fe3 加入硝酸鉀后 相當(dāng)于溶液中有了稀硝酸 銅能與Fe3 和稀硝酸反應(yīng) 答案 B 5 1 現(xiàn)有五種金屬 金 銀 銅 鐵 鋁 依次閱讀 至 的描述 確定a至e分別代表哪一種金屬 把答案填在下表內(nèi) b和c都能溶于稀硫酸 并且放出氫