本试题 “0.80g CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如图所示请回答下列问题:(1)试确定200℃时固体物质的化学式________________(要求写...” 主要考查您对单质铜
铜盐(二价铜)
(浓)硫酸
沉淀溶解平衡
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
铜元素:
在元素周期表中的位置:铜的原子序数29,位于周期表中第四周期,第IB族。
(1)物理性质:有金属光泽,紫红色固体,密度较大,导电导热性能很好,具有很好的延展性,铜属于重金属、有色金属、常见金属,不能被磁铁吸引。
(2)化学性质: 铜常见的化合价为+1价和+2价
①在加热条件下,铜可与多种非金属单质反应。一般来说,遇到氧化性较弱的非金属,铜显较低化合价;遇到氧化性较强的非金属,铜显较高化合价。例如:与强氧化剂反应(如Cl2 Br2等)生成+2价铜的化合物。如:
Cu+Cl2CuCl2 2Cu+O22CuO
②铜与酸反应:铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。例如:
③铜与盐溶液反应:
Cu+2AgClCuCl2+2Ag
铜与铁的对比:
从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au可知,金属铁的金属活性比铜强,所以单质Fe可以从Cu的溶液中还原出单质来,例如: Fe+CuCl2FeCl2+Cu
即Fe的还原性强于Cu
铜与浓硫酸和稀硫酸的反应:
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4(稀)2CuSO4+2H2O
注意:从金属活性顺序表:K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg Ag Pt Au 可知,铜不能与稀硫酸发生反应,但是在有氧气和加热的条件下可以反应
铜与铜的化合物之间的转换图:
铜的制备和精炼:
(1)工业炼铜法:CuO+COCu+CO2
(2)湿法炼铜:Fe+CuSO4FeSO4+Cu
(3)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
备注:粗铜中铜的的含量为99.5%-99.7%,主要含有Ag、Zn、Au等杂质,粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%-99.98%的铜,原理为用粗铜作阳极,失去电子变为Cu2+,用纯铜棒作阴极即可得精铜。
硫酸铜:
五水合硫酸铜(CuSO4·5H2O)为天蓝色晶体,水溶液呈弱酸性,俗名胆矾或蓝矾。硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波尔多液,用作杀菌剂。硫酸铜也是电解精炼铜时的电解液。
硫酸铜的物理性质和化学性质:
(1)物理性质:白色粉末状固体,不溶于乙醇和乙醚,易溶于水,水溶液呈蓝色,是强酸弱碱盐,水溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶,可得五水硫酸铜蓝色晶体,俗称胆矾、铜矾或蓝矾。
(2)化学性质:
①二价铜与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,Cu(OH)2溶于氨水形成深蓝色溶液[Cu(NH3)4]2+,此性质可以检验Cu2+。无水硫酸铜遇水变成蓝色(CuSO4·5H2O),可作为水的检验的依据。
②胆矾在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥的空气中会逐渐风化(),加热到45℃时失去2分子结晶水,110℃时失去4分子结晶水,150℃失去全部结晶水。将胆矾加热至650℃高温,可分解为黑色氧化铜、二氧化硫和氧气。
(3)Cu2+的化学性质:能被活泼金属将其从盐溶液中置换出来:例:Cu2++Fe==Cu+Fe2+
硫酸铜的用途和制法:
(1)用途:硫酸铜较重要的铜盐之一,在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛的应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和消石灰的混合液,是一种良好的杀菌剂,可防止多种作物的病害。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜的电解液。
(2)制法:五水合硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后,浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。
硫酸:
硫酸的分子式:H2SO4;结构式:,H2SO4中硫元素为+6价,处于最 0 高价,具有氧化性,但只有浓H2SO4表现出强氧化性,而稀硫酸、硫酸盐巾的硫元素通常不表现氧化性。
硫酸的物理性质和化学性质:
1.硫酸的物理性质
纯硫酸是无色、黏稠的油状液体,密度大,沸点高,是一种难挥发的强酸,易溶于水,能以任意比与水互溶.浓硫酸溶于水时放出大量的热。常见浓硫酸的质量分数为98.3%,其密度为 1.84g·cm-3,沸点为338℃,物质的量浓度为18.4mol·L-1.H2SO4的浓度越大,密度越大,若将30%的H2SO4溶液与10%的H2SO4溶液等体积混合,所得溶液的质量分数大于20%。
2.稀硫酸的化学性质
稀硫酸具有酸的通性。
(1)与指示剂作用:能使紫色石蕊试液变红。
(2)与碱发生中和反应
(3)与碱性氧化物或碱性气体反应
(4)与活泼金属发生置换反应
(5)与某些盐溶液反应
4.浓硫酸的特性
(1)吸水性将一瓶浓硫酸敞口放置在空气中,其质量将增加,密度将减小,浓度降低,体积变大。这是因为浓硫酸具有吸水性,实验室里常利用浓硫酸作干燥剂。
浓硫酸不仅可以吸收空气中的水,还可吸收混在气体中的水蒸气、混在固体中的湿存水、结晶水合物中的部分结晶水。。
浓H2SO4中的H2SO4分子可强烈地吸收游离的水分子形成一系列的硫酸水合物:。这些水合物很稳定,所以浓H2SO4可作某些不与其反应的气体、固体的干燥剂,同时不能暴露在空气中。能够用浓H2SO4干燥的气体有、等酸性或中性气体,而具有还原性的气体和碱性气体NH3则不能用浓H2SO4干燥。另外在酯化反应中,如中,浓H2SO4作催化剂和吸水剂。
(2)脱水性指浓H2SO4将有机物里的氧、氧元素按原子个数比2:1脱去生成水的性质。浓H2SO4从有机物中脱下来的是氢、氧元素的原子,不是水,脱下来的氢、氧元素的原子按2:1的比例结合成H2O;对于分子中所含氢、氧原子个数比为2:l的有机物(如蔗糖、纤维素等),浓H2SO4可使其炭化变黑,如:
(3)强氧化性常温下,Fe、Al遇浓H2SO4会发生钝化。但热的浓 H2SO4能氧化大多数金属(除金、铂外)、某些非金属单质及一些还原性化合物。如:
在这些氧化还原反应中,浓硫酸的还原产物一般为SO2。
浓、稀硫酸的比较与鉴别:
1.比较
稀硫酸—弱氧化性—可与活泼金属反应,生成H2—氧化性由H+体现。
浓硫酸——强氧化性——加热时可与绝大多数金属和某些非金属反应,通常生成SO2——氧化性由体现。
2.鉴别
从浓H2SO4和稀H2SO4性质的差异人手,可知鉴别浓H2SO4和稀H2SO4的方法有多种。
方法一:取少量蒸馏水,向其中加入少量试样硫酸,如能放出大量热则为浓H2SO4,反之则为稀H2SO4。
方法二:观察状态,浓H2SO4呈黏稠状,而稀H2SO4为黏稠度较小的溶液。
方法三:用手掂掂分量,因为浓H2SO4的密度较大 (1.84g·cm-3,相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4,浓H2SO4的质量比稀H2SO4大很多。
方法四:取少量试样,向其中投入铁片,若产生气体,则为稀H2SO4,;若无明显现象(钝化),则为浓H2SO4。
方法五:用玻璃棒蘸取试样在纸上写字,立即变黑 (浓H2SO4的脱水性)者为浓H2SO4,另一种为稀H2SO4。
方法六:取少量试样,分别投入一小块铜片,稍加热发生反应的(有气泡产生)为浓H2SO4。(浓H2SO4的强氧化性),无现象的是稀H2SO4.
硫酸的用途及使用:
(1)用途硫酸是化学工业最黄要的产品之一,它的用途极广(如下图)。
①利用其酸性可制磷肥、氮肥,可除锈,可制实用价值较高的硫酸盐等。
②利用其吸水性,在实验室浓H2SO4常用作干燥剂。
③利用其脱水性,浓H2SO4常作精炼石油的脱水剂、有机反应的脱水剂等。
④利用浓H2SO4的高沸点和难挥发性,常用于制取各种挥发性酸。
⑤浓H2SO4常作有机反应的催化剂。
(2)浓硫酸的安全使用
①浓H2SO4的稀释稀释浓硫酸时应特别注意:将浓硫酸沿器壁慢慢地注入水中,并不断搅拌,使产生的热量迅速地扩散出去。切不可把水倒人浓硫酸里。两种液体混合时,要把密度大的加到密度小的液体中,如浓H2SO4、浓HNO3-混合酸的配制方法是把浓H2SO4沿器壁慢慢地注入浓HNO3中。
②万一不小心将浓硫酸溅到皮肤上、衣服上或桌面上,应分别怎样处理?
皮肤上:用干布迅速拭去,再用大量水冲洗,最后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。
衣服上:用大量水冲洗。
桌面上:大量时,用适量。NaHCO3,溶液冲洗,后用水冲洗,再用抹布擦干;少量时用抹布擦即可。
沉淀溶解平衡的应用:
1.沉淀的生成
(1)意义:在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)方法
a.调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使转变为沉淀而除去。
b.加沉淀剂法:如以等作沉淀剂,使某些金属离子如等生成极难溶的硫化物 等沉淀,也是分离、除杂常用的方法。
说明:化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时即沉淀完全。
2.沉淀的溶解
(1)意义:在实际工作中,常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题、根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去沉淀溶解平衡体系中的相应离子,使平衡就会向沉淀溶解的方向移动,使沉淀溶解。
(2)方法
a.生成弱电解质:加入适当的物质,使其与沉淀溶解平衡体系中的某离子反应生成弱电解质。如向沉淀中加入溶液,结合生成使的溶解平衡向右移动。
b.生成配合物:加入适当的物质,使其与沉淀反应生成配合物。
如:
c.氧化还原法:加入适当的物质,使其与沉淀发生氧化还原反应而使沉淀溶解。
d.沉淀转化溶解法:本法是将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解的沉淀,然后再溶解:
如向中加入饱和溶液使转化为再将溶于盐酸。
3.沉淀的转化
(1)实质:沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。 例如
(2)沉淀转化在工业上的应用在工业废水处理的过程中,用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子.
固体物质的溶解度:
绝对不溶解的物质是不存在的,任何难溶物质的溶解度都不为零。不同的固体物质在水中的溶解度差别很大,可将物质进行如下分类:
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