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首页 高中化学知识 单质铝 单质铜 氧化亚铜 氧化铜 氢氧化铜 测定物质组成、成分含量 试题正文
  • 单选题
    某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
    方案Ⅰ：铜铝混合物
    足量溶液A
    充分反应
    测定生成气体的体积
    方案Ⅱ：铜铝混合物
    足量溶液B
    充分反应
    测定剩余固体的质量
    下列有关判断中不正确的是（　　）
    A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
    B．溶液A和B均可以选用稀硝酸
    C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
    D．实验室方案Ⅱ更便于实施

    本题信息：2007年淄博三模化学单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案Ⅰ：铜铝混合物足量溶液A充分反应测定生成气体的体积方案Ⅱ：铜铝混合...” 主要考查您对

单质铝

单质铜

氧化亚铜

氧化铜

氢氧化铜

测定物质组成、成分含量

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  • 测定物质组成、成分含量

铝的主要性质：

  • 物理性质：
    铝是银白色，具有金属光泽的固体，硬度较小，具有良好的导电性、导热性和延展性。
  • 化学性质：
    活泼金属，具有较强的还原性；常温下铝在浓硫酸和浓硝酸中发生钝化；既可以与酸反应又可以与碱反应。
    (1)与氧气反应：（纯氧中发出耀眼的白光）
    (2)与Cl2 、S 、N2反应：
    (Al2S3在溶液中完全双水解)

    (AlN与水反应生成Al(OH)3和NH3↑)
    (3)与水反应：
    (4)与酸反应：
    (5)与碱的反应：
    (6)铝热反应：2Al＋Fe2O3=(高温)=Al2O3＋2Fe
  • 铝的用途
    纯铝制作导线，铝合金用于制造飞机、汽车、生活用品等。



铝的特殊性质：

铝既能与酸反应，也能与强碱反应。
铝与酸反应：铝与浓硫酸在常温下发生钝化，2Al＋6HCl==2AlCl3+3H2↑
铝与碱反应：2Al＋2NaOH＋2H2O==2NaAlO2＋3H2↑

铝热反应：

铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。　
可简单认为是铝与某些金属氧化物（如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等）或非金属氧化物（如SiO2等）在高热条件下发生的反应。　 　　
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属，并且它是一个放热反应， 　　
其中镁条为引燃剂，氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示：


铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，然后便可得到Al为8，Fe为9。


镁铝的化学性质比较：

单质 镁 铝
与非金属反应 2Mg+O2=(点燃)=2MgO
(发出耀眼白光)
Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2
3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2		 4Al+3O2=(加热)=2Al2O3
2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3
2Al+3S=(加热)=Al2S3
与沸水反应 Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2↑ 不反应
与酸反应 Mg+2H+==Mg2++H2↑
与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O		 2Al+6H+==2Al3++3H2↑
在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化
与氧化物反应 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C
(剧烈燃烧，生成白色粉末和黑色固体)		 2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应)
与盐溶液反应 Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑
Mg+Cu2+==Mg2++Cu		 2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg
与强碱反应 不反应 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑

铝热反应配平技巧：

取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数，即可快速配平，如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中，可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12，则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4，底下便可得到Al为8，Fe为9。

铝与酸、碱反应的计算技巧：

铝与酸、碱反应的实质都是，，所以根据得失电子守恒可知：，利用此关系可以方便地进行有关计算。

铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算：

 Al是我们中学阶段学习的唯一既与H＋反应也与OH－反应的金属，它与酸、碱反应既有相同点，也有不同点。

相同点：Al均被氧化成+3价，所以1molAl不论与H＋还是与OH－反应均生成3gH2。
不同点：1molAl与H＋反应消耗3molH＋，而与OH－反应只消耗1molOH－，所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。


“铝三角”关系：


Al3+＋3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH-===AlO2-＋2H2O
Al3+＋4OH-===AlO2-＋2H2O
AlO2-＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO3-
AlO2-+H+＋H2O===Al(OH)3↓
AlO2-+4H+===Al3+＋2H2O


钝化：

铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化，钝化不是不反应，而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜，恰恰说明金属的活泼性。


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。


知识扩展：

氧化亚铜有剧毒，氧化亚铜粉尘在空气中含量达到0.22～14mg/m3时，工作1～2h后会引起急性中毒，表现为头痛、无力、咽和结膜发红、恶心、肌肉痛、有时呕吐和腹泻、疲乏、体温升高。一天以后体温可恢复正常，但仍无力，头痛，眩晕，脉数加快，淋巴细胞增多。氧化亚铜的慢性中毒表现为：接触铜化合物的工人的局部皮肤、头发及眼结膜有时变成浅黄色或黑绿色，齿龈上有暗红色或绛红色边。对皮肤有刺激作用，粉尘刺激眼睛，并引起角膜溃疡。对急性中毒者用一定浓度的K4[Fe(CN)6]溶液洗胃，服牛奶等措施。空气中最高容许浓度为0.1mg/m3。可戴口罩、防尘眼镜，穿防护工作服，工作后要洗淋浴。

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)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。


 定量实验介绍：


燃烧法测定氨基酸的组成：

实验室用燃烧法测定某种氨基酸（CxHyOzNp）的分子组成。取Wg该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成CO2、H2O和N2。现按下图所示装置进行实验。

①实验开始时，首先要通入一段时间的氧气，目的是排除体系中的N2。
②D装置的作用是吸收未反应的O2，保证最终收集的气体是N2。
③读取N2体积时，应注意：量筒内液面与广口瓶中的液面相持平视线与凹液面最低处相切。
④实验中测得N2的体积为ＶmL(已折算为标准状况)。为确定此氨基酸的分子式，还需要的有关数据为生成二氧化碳气体的质量、生成水的质量、氨基酸的相对分子质量

用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量：
实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量，反应的化学方程式为:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
(1)如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量[m(CuO)、m(H2O)]时，请用下列仪器设计一个简单的实验方案。
装置图：
 
①连接顺序为：bcacd
②d中浓硫酸的作用是吸收未反应的氨、防止空气中水分进入；实验完毕时观察到a中的现象是固体由黑色转变为红色；
③Cu的相对原子质量的表达式
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