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    碱式碳酸铜是孔雀石的主要成分,加热时可分解为氧化铜、二氧化碳和水三种氧化物.
    (1)若用下列仪器对分解产物中的非固体氧化物进行验证,仪器接口顺序是______(填字母).

    魔方格

    按仪器连接顺序将仪器名称和对应仪器所装药品的名称填入下表.
    仪器 试管 ______ ______
    药品 碱式碳酸铜 ______ ______
    还需使用的玻璃仪器是______.
    (2)待(1)加热分解完全的试管冷却后,加入盐酸充分反应,CuO部分溶解,过滤:
    ①所得滤液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是______.
    ②将滤渣洗涤干燥,置于酒精蒸汽中并加热,黑色粉状固体逐渐变成红色固体,同时产生一种在常温下有刺激性气味的液体,该反应的化学方程式是______.
    (3)将碱式碳酸铜与过量的木炭混合加热,也能得到(2)②所得的红色固体,该反应的化学方程式是______.
    (4)铜及其合金用途广泛,常见的铜的合金有黄铜(铜锌合金)、青铜(铜锡合金)等.现有 w g黄铜样品,放入足量的稀盐酸中,产生V mL气体(标准状况下),则样品中铜和锌的物质的量之比是______(用含w、V的代数式表示).
    本题信息:2009年朝阳区一模化学填空题难度一般 来源:未知
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本试题 “碱式碳酸铜是孔雀石的主要成分,加热时可分解为氧化铜、二氧化碳和水三种氧化物.(1)若用下列仪器对分解产物中的非固体氧化物进行验证,仪器接口顺序是____...” 主要考查您对

单质铜

氧化亚铜

氧化铜

氢氧化铜

气体的检验

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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ClBr2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。


气体检验的方法:

(1)观察法:对于特殊颜色的气体如Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)、碘蒸气(紫红)可据此辨之。
(2)溶解法:根据溶于水的现象不同区分,如NO2和溴蒸气均为红棕色,但溶于水后NO2形成无色溶液;溴形成橙色溶液。
(3)褪色法:SO2和CO2可用品红溶液区分。
(4)氧化法:被空气氧化看变化,如NO的检验。
(5)试纸法:如石蕊试纸、醋酸铅试纸。
(6)星火发:适用于有助燃性或可燃性的气体检验,如O2使带火星木条复燃;CH4和C2H2的检验可点燃看现象;CH4、CO、H2则可根据其燃烧产物来判断。
常见气体的检验:
(1)H2:无色、无味、可燃;①不纯点燃发出爆鸣声;②点燃纯H2,火焰呈淡色,火焰上方罩一干燥烧杯,烧杯壁上有水珠生成:2H2+O22H2O
(2)O2:无色无味、能使余烬木条复燃;
(3)Cl2:黄绿色刺激性气体有毒;①使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝:Cl2+2KI=2KCl+I2 I2遇淀粉变蓝;②使湿润蓝色石蕊试纸先变红后变白:Cl2+H2O=HCl+HClO HClO强氧化性漂白作用;
(4)CO2:无色无味无毒;①使燃着木条熄灭;②通入澄清石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(5)CO:无色、无味、剧毒;点燃火焰呈蓝色,火焰上方罩一沾有石灰水液滴的烧杯,液滴变浑浊:
2CO+O22CO2  CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(6)NO2: 红棕色气体有刺激性气味、有毒,溶于水、水溶液呈酸性,能使紫色石蕊试液变红:3NO2+H2O=2HNO3+NO
(7)NO:无色气体有毒;在空气中立即变为红棕色:2NO+O2=2NO2
(8)N2: 无色无味无毒;能使燃着木条熄灭。
(9)SO2:无色有刺激性气味、有毒;①通入品红溶液,品红褪色加热又恢复颜色;②使澄清石灰水变浑浊:
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O;
③使酸性高锰酸钾溶液褪色:5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
(10)HCl:无色刺激性气味;①能使湿润蓝色石蕊试纸变红:HCl=H++Cl-; ②用蘸浓氨水玻璃棒靠近冒白烟:NH3+HCl=NH4Cl;③气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成:HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 (AgCl不溶于HNO3
(11)H2S:无色臭鸡蛋气味有毒;遇Pb(NO3)2 、(CH3COO)2Pb、CuSO4溶液均产生黑色沉淀:Pb2++H2S=PbS↓+2H+;2CH3COO-+Pb2++H2S=PbS↓+2CH3COOH;Cu2++H2S=CuS↓+2H+
(12)NH3:无色刺激性气味;①遇湿润红色石蕊试纸变蓝:NH3+H2ONH3?H2ONH4++OH-;②用蘸浓盐酸玻璃棒靠近冒白烟:NH3+HCl==NH4Cl
(13)CH4:无色无味、可燃;点燃后火焰呈浅蓝色,火焰上方罩一干燥烧杯,烧杯壁上有水珠罩生成;罩一沾有石灰水液滴的烧杯,液滴变浑浊:CH4+2O2CO2+2H2O CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
(14)C2H4: 无色稍有气味;①点燃,火焰明亮(少量黑烟):C2H4+3O22CO2+2H2O ;②使KMnO4(H+)溶液褪色;③使溴水褪色:CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br
(15)C2H2:无色无味;①点燃火焰明亮并伴有大量黑烟:2C2H2+5O24CO2+2H2O;②使KMnO4(H+)溶液褪色;③使溴水褪色:CH≡CH+2Br2→CHBr2-CHBr2 


物质检验的基本原则:

物质检验的“三个原则”,即一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)。根据实验时生成物所表现的现象不同,检验离子的方法可归纳为四类:
(1)生成气体,如的检验;
(2)生成沉淀,如的检验;
(3)显现特殊颜色,如苯酚的检验。
(4)焰色反应:检验金属或金属离子。


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