本试题 “下表各组物质中,满足图物质一步转化关系的选项是( )选项XYZ①NaNaOHNaHCO3②CuCuSO4Cu(OH)3③CCOCO2④SiSiO2H2SiO3A.①B.②C.③D.④” 主要考查您对单质铜
氧化亚铜
氧化铜
氢氧化铜
单质硅
二氧化硅
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。
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+CO2Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O
制法
Cu(OH)2CuO+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·H2OCu(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。
硅:
①元素符号:Si
②原子结构示意图:
③电子式:
④周期表中位置:第三周期ⅣA族
⑤含量与存在:在地壳中的含量为26.3%,仅次于氧,在自然界中只以化合态存在
⑥同素异形体:晶体硅和无定形硅
硅的物理性质和化学性质:
(1)物理性质:晶体硅是灰黑色,有金属光泽,硬而脆的固体,它的结构类似金刚石,具有较高的沸点和熔点,硬度也很大,它的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体材料。 (2)化学性质:化学性质不活泼
①常温下,除与氟气、氢氟酸及强碱溶液反应外,与其他物质不反应
(雕刻玻璃)
②在加热条件下,能与氧气、氯气等少数非金属单质化合
(4)制备:在电炉里用碳还原二氧化硅先制得粗硅:,将制得的粗硅,再与Cl2反应后,蒸馏出SiCl4,然后用H2还原SiCl4可得到纯硅。有关的反应为:。
碳族元素中碳和硅的一些特殊规律:
1.金刚石和晶体硅都是原子晶体,但金刚石不导电,晶体硅能导电.且金刚石的熔点(大于3550℃)比硅的熔点(1410℃)高;石墨是过渡型晶体或混合型晶体,也能导电。
2.碳和硅都能跟O2反应生成氧化物,碳的两种氧化物CO和CO2在常温下是气体,而硅的氧化物SiO2 在常温下是固体。
3.碳跟碱溶液不反应,而硅跟碱溶液能反应。
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑
4.碳在高温时能跟水蒸气反应,而硅不能。
C+H2O(g)CO+H2
5.碳跟氢氟酸不反应,而硅能跟氢氟酸反应。
Si+4HF==SiF4↑+2H2↑
6.碳能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化生成二氧化碳,但硅不能被浓硫酸(或浓硝酸)氧化。
C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3(浓)4NO2↑+2H2O+CO2↑
7.碳和硅都具有还原性,且硅的还原性比碳强,但在高温时碳能把硅从SiO2中还原出来。
2C+SiO2Si+2CO↑
8.碳的氯化物都不能自燃,而SiH4能自燃。
SiH4+2O2==SiO2+2H2O
9.通常情况下,周态CO、CO2都是分子晶体,熔、沸点都很低;而SiO2是原子晶体,熔、沸点较高。
10.CO2溶于水且能跟水反应生成碳酸,SiO2却不能.
11.CO2跟氢氟酸不反应,而SiO2能跟氢氟酸反应.
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
12.CO2跟碱溶液反嘘生成正盐或酸式盐,而SiO2 跟碱溶液反应只生成正盐。
CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O
CO2+NaOH==NaHCO3
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
13.在溶液中Na2SiO3可转变为Na2CO3,而在高温条件下Na2CO3又可转变为Na2SiO3。
Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3↓
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
硅及其化合物的几种反常现象:
1.Si的还原性大于C,但C却能在高温下还原出Si 可从平衡移动的角度理解,由于高温下生成了气态物质CO2它的放出降低了生成物的浓度,有利于应反正向进行,故可发生反应:SiO2+2CSi+2CO↑
2.部分非金属单质能与碱溶液反应,但其中只有 Si与碱反应放出H2 常见的非金属单质与碱溶液的反应有:
Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O①
3S+6NaOH2Na2S+Na2SO3+3H2O②
Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑③
在反应①②中,Cl2、S既作氧化剂又作还原剂:在反应③中,Si为还原剂。
3.非金属单质一般不与弱氧化性酸反应,而硅不但能与氢氟酸反应,而且还会产生H2
4.硅酸不能由相应的酸酐与水反应制得制取硅酸的实际过程很复杂,条件不同可得到不同的产物,通常包括原硅酸(H2SiO4)及其脱水得到的一系列酸。原硅酸经两步脱水变为SiO2,SiO2是硅酸的酸酐,是一种不溶于水的同体,不能直接用它制备硅酸,用SiO2制取硅酸时,可先将SiO2溶于烧碱中,再向溶液中加入足量的盐酸或通入过量的CO2,析出的胶状物就是原硅酸,将原硅酸在空气中脱水即得硅酸,反应原理可理解为:
SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O
Na2SiO3+CO2+2H2O==Na2CO3+H4SiO4↓
H4SiO4==H2SiO3+H2O
5.非金属氧化物的熔沸点一般较低,但SiO2的熔沸点却很高非金属氧化物一般为分子晶体,但SiO2为原子晶体。分子晶体中分子以分子问作用力相结合,而分子间作用力很弱,破坏它使晶体变为液体或气体比较容易;而在SiO2晶体中每个硅原子与四个氧原子相结合,形成硅氧四面体,在每个硅氧四面体结构单元中Si—O 键的键能很高,同时硅氧四面体结构单元可通过共用顶角氧原子连成立体网状结构,所以要使它熔融,必须消耗更多的能量,因此SiO2的熔沸点很高。
6.SiO2是酸性氧化物却能跟HF作用
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O,此反应并不是因为HF的酸性,而是因为为常温下SiF4为气态物质,有利于反应正向进行,这是SiO2的突出特性,当然也是HF 的特性。
7.H2CO3的酸性强于H2SiO3。但却能发生如下反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑
强酸制备弱酸作为判断反应方向的依据,只适用于水溶液体系,而在非水溶液的条件下不一定适用,在高温下能发生反应:Na2CO3+SiO2Na2SiO3+ CO2↑的原因是H2SiO3难挥发,H2CO3易挥发,这符合高沸点物质制低沸点物质的反应规律,与此反应类似的还有:
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑
上述两反应并不是由于H2SO4的强酸性,而是由于H2SO4为高沸点酸,HCl、HNO3为低沸点酸。
硅的用途:
高纯硅可作半导体材料,制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件,还可以制造太阳能电池。硅的合金用途也很广,如含硅4%的钢具有良好的导磁性,可用来制造变压器的铁芯;含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性,可用来制造耐酸设备。
二氧化硅:
①化学式SiO2
②相对分子质量:60
③类别:酸性氧化物
④晶体类型:原子晶体
⑥晶体中粒子间的作用力:共价键
知识点拨:
二氧化硅晶体的结构若在硅晶体结构中的每个Si—Si键中“插入”一个氧原子,便可得到以硅氧四面体 (SiO4)为骨架的二氧化硅的结构,如图所示。在二氧化硅晶体里,硅原子和氧原子交替排列,不会出现Si—Si键和O—O键,即每个硅原子与四个氧原子形成四个共价键,每个氧原子与两个硅原子形成共价键,因此,二氧化硅晶体中硅原子和氧原子的个数比为1:2,二氧化硅的化学式为SiO2.
与“下表各组物质中,满足图物质一步转化关系的选项是( )选项XY...”考查相似的试题有: