本试题 “某同学将擦亮的镁条投入到硫酸铜溶液中,在反应的过程中观察到一些现象:①______ ②有黑色固体在镁条表面及烧杯底部生成③有少量蓝色沉淀生成.请完成下列问题...” 主要考查您对单质铜
氧化亚铜
氧化铜
氢氧化铜
镁的单质及其化合物
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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+O2
2CuO
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。
氧化亚铜:
氧化亚铜为红色或砖红色八面立方晶系结晶性粉末。相对密度6.0,熔点1235℃。在1800℃失去氧。不溶于水和醇,溶于盐酸、氯化铵、氨水,微溶于硝酸。
氧化亚铜的化学性质:
(1)溶于盐酸生成白色氯化亚铜结晶粉末。遇稀硫酸和稀硝酸生成铜盐。在空气中会迅速变蓝。能溶于浓碱、三氯化铁等溶液中。在湿空气中逐渐氧化成黑色氧化铜。
(2)不溶于水及有机溶剂,但可溶于浓氨溶液形成无色配合物[Cu(NH3)2]+,其在空气中被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4(H2O)2]2+。氢卤酸反应,因生成络合物,不岐化成二价铜和铜,氧化亚铜氧化亚铜可溶于盐酸生成H[CuCl2](氯化亚铜的配合物),也可溶于硫酸及硝酸分别形成硫酸铜及硝酸铜。
知识点拨:
在酸性溶液中岐化为二价铜,说明在溶液中,二价铜离子的稳定性大于一价铜离子,例如氧化亚铜和硫酸反应,生成硫酸铜和铜。
氧化铜:
(1)物理性质:氧化铜是不溶于水的黑色固体(粉末),能溶于烯酸中,主要用于制造人造丝、陶瓷、釉、电池、杀虫剂,也用于制氢,做催化剂使用。
(2)化学性质:①氧化铜有金属氧化物的性质,常温下能与烯酸反应:CuO+2H+Cu2++H2O
②氧化铜具有氧化性,加热条件下可以与还原剂发生氧化还原反应:H2+CuOCu+H2O
③氧化铜在高温下可发生分解反应:4CuO2Cu2O+O2↑
(3)冶炼:一般通过加热分解Cu(OH)2的方式得到CuO,化学方程式为:Cu(OH)2CuO+H2O
注意: 溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液呈绿色,稀CuCl2溶液呈蓝色),其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,其溶于氨水形成蓝色溶液。
氧化铜的特性:
气味 | 无味 |
颜色 | 黑色或者棕黑色 |
外观 | 无定形或结晶性粉末 |
性状 | 稍有吸湿性 |
相对质量 | 79.55 |
溶解性(水) | 不可溶 |
溶解度 | 不溶于水和乙醇,溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液,氨溶液中缓慢溶解 |
稳定性 | 稳定 |
储存 | 密封干燥保存 |
用途 | 做有机反应的催化剂,制作人造丝和其他铜化合物等 |
氧化铜和氢氧化铜的性质比较:
名称
氧化铜
氢氧化铜
化学式
CuO
Cu(OH)2
物理性质
不溶水的黑色固体(粉末)
不溶于水的蓝色固体
化学性质
CuO+2H+
Cu2++H2O
CuO+H2Cu+H2O
CuO+COCu+CO2
Cu(OH)2+2H+ Cu2++2H2O
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O
制法
Cu(OH)2
CuO+H2O
Cu2++2OH- Cu(OH)2↓
例题:铜在自然界存在于多种矿石中,如:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题:
(1)、上表所列铜化合物中,铜的质量百分含量最高的是__Cu2S
)、工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。改工艺的中间过程会发生反应:
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是Cu2S和Cu2O
(3)、二氧化硫尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨,会对植物和建筑物等造成严重危害;该尾气可得到有价值的化学品,写出其中1中酸和1中盐的名称硫酸、硫酸钠。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需要进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量:以硫酸铜-硫酸溶液为电解质。电解时,粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液,不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”;溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜(阴极)上。
氧化铜与铜化合物之间的转换图:
需要记住这些单质、化合物的颜色和状态,可以做为实验题的切入点。
知识扩展:
溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液呈绿色,稀CuCl2溶液呈蓝色),其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,其溶于氨水形成蓝色溶液。
反应方程为:CuCl2+2NaOHCu(OH)2↓+2NaCl;Cu(OH)2+4NH3·H2O
Cu(NH3)4(OH)2+4H2O
氢氧化铜:
化学式Cu(OH)2,淡蓝色粉末状晶体,密度3.368g/cm3。难溶于水。受热易分解为氧化铜和水。微显两性,既溶于酸又溶于氨水和浓碱溶液。
氢氧化铜的物理性质和化学性质:
1.物理性质:不溶于水的蓝色固体
2.化学性质:Cu(OH)2+2H+==Cu2++2H2O;Cu(OH)2CuO+H2O;Cu(OH)2+4NH3·H2O==Cu(NH3)4(OH)2+4H2O
知识点拨:
溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液呈绿色,稀CuCl2溶液呈蓝色),其颜色可作为Cu2+的判定依据。Cu2+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。
镁:
化学式Mg,它是一种银白色的轻质碱土金属,化学性质活泼,能与酸反应生成氢气,具有一定的延展性和热消散性。镁元素在自然界广泛分布,是人体的必需元素之一,原子结构示意图:。
氧化镁:
化学式MgO是镁的氧化物,一种离子化合物。常温下为一种白色固体。氧化镁以方镁石形式存在于自然界中,是冶镁的原料。
氢氧化镁:
化学式Mg(OH)2,式量58.32。白色无定形粉末。难溶于水,易溶于稀酸和铵盐溶液。饱和水溶液的浓度为1.9毫克/升(18℃),呈碱性。加热到350℃失去水生成氧化镁。用做分析试剂,还用于制药工业。氧化镁跟水反应可得氢氧化镁。
镁及其化合物的物理性质和化学性质:
物理性质 | 化学性质 | |
Mg | 银白色固体,密度1.738g﹒cm3-,熔点645℃,沸点1090℃,导电导热性较好,延展性较好 | ①镁和铝两元素的原子最外层分别有2个和3个电子。在参加化学反应时,容易失去最外层电子成为阳离子,表现还原性。 Mg-2e-==Mg2+ ②镁与非金属反应 O2+2Mg ![]() Cl2+Mg ![]() S+Mg ![]() 3Mg+N2 ![]() 说明在常温下,镁能与空气里的氧气发生反应,生成一层致密的氧化物薄膜,从而使金属失去光泽。由于这层氧化物薄膜能阻止金属的继续氧化,所以镁有抗腐蚀性。 ③镁与酸反应 2HCl+Mg==MgCl2+H2↑ 2H++Mg==Mg2++H2↑ 镁跟硝酸、浓硫酸反应时,硝酸中的氮元素、硫酸中的硫元素被还原,不生成氢气。 ④镁跟某些氧化物反应 2Mg+CO2 ![]() ⑤镁跟水反应 Mg+2H2O ![]() 说明:镁跟冷水反应非常缓慢. |
MgO | 白色固体,离子化合物,熔点为3073K,硬度(莫氏)为6.5,难溶于水的固体,熔点很高,是很好的耐火材料 | 典型的碱性氧化物,不能与水反应 |
Mg(OH)2 | 白色难溶于水的固体,其水溶液中c(OH-)很小,可以使酚酞溶液变成浅红色 Mg(OH)2(s) ![]() |
①可与酸反应生成盐和水,如Mg(OH)2+2HCl==MgCl2+2H2O ②热稳定性差,受热容易分解 Mg(OH)2 ![]() |
工业制备镁:
电解熔融状态的氯化镁制取镁
阳极反应:2Cl--2e-==Cl2↑
阴极反应:Mg2++2e-==Mg
总反应:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
Mg2++2Cl-==Mg+Cl2↑
说明氧化镁比氯化镁熔点高,为了降低能耗,工业电解制取镁采用的原料是氯化镁而不是氧化镁。
氧化镁的应用:
氧化镁可用于染料,油漆,玻璃,化学试剂,医药,食品添加剂等方面,工业上利用MgO熔点高的特点,制造耐火材料。
与“某同学将擦亮的镁条投入到硫酸铜溶液中,在反应的过程中观察...”考查相似的试题有: