19.銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中都有廣泛的應(yīng)用.
一、銅的性質(zhì)及其應(yīng)用
兔首和鼠首均為青銅器(銅、錫合金),表面呈綠色,這是銅器長(zhǎng)期暴露在空氣中生成了銅銹(銅銹俗稱(chēng)銅綠).銅綠化學(xué)式是Cu
2(OH)
2CO
3,它受熱會(huì)分解生成三種氧化物.
(1)青銅器屬于A(填序號(hào)).
A.無(wú)機(jī)材料 B.合成材料 C.復(fù)合材料 D.復(fù)合肥
(2)銅綠分解的化學(xué)方程式為Cu
2(OH)
2CO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+H
2O+CO
2↑.
(3)為了弄清銅生成銅綠的條件,某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組借鑒課本“鐵釘銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了“銅片銹蝕條件的探究”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)如圖1所示(所用銅片潔凈、光亮,試管內(nèi)的“
”為銅片).
實(shí)驗(yàn)較長(zhǎng)時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)D(填試管編號(hào))試管中銅片最先生銹.小組討論后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)還不夠完善,要得出正確的結(jié)論,還要補(bǔ)充一個(gè)實(shí)驗(yàn).你認(rèn)為要補(bǔ)充的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是:Cu和CO
2、O
2(寫(xiě)出試管中需要的物質(zhì)).可以省略不做的實(shí)驗(yàn)是試管ABC(填試管編號(hào)).
二、銅的制備研究
銅可采用如下方法制備:
方法一:火法煉銅:Cu
2S+O
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+SO
2方法二:濕法煉銅:CuSO
4+Fe=FeSO
4+Cu
(4)上述兩種方法中,你認(rèn)為哪種方法更好方法二 ,原因是能耗低(寫(xiě)出1條原因即可).輝銅礦的主要成分為Cu
2S,常用于火法煉銅.若生成過(guò)程中銅元素的轉(zhuǎn)化率為90%,生產(chǎn)64tCu需要含Cu
2S 80%的輝銅礦111 t(取整數(shù)).
三、銅的化合物的制備研究
堿式碳酸銅可用于生產(chǎn)木材防腐劑等.工業(yè)上可用微蝕刻廢液(含有一定量Cu
2+、H
+、SO
42-、H
2O
2和微量Fe
3+)制備高純度堿式碳酸銅,其制備過(guò)程如圖2:
(5)加入試劑1的目的是除去廢液中的酸性物質(zhì),試劑1最好選用c(填序號(hào)).
a.Fe
2O
3 b. CaCO
3 c.CuO
(6)加入Na
2CO
3沉淀前須除去Fe
3+,否則Fe
2(SO
4)
3會(huì)與Na
2CO
3反應(yīng),產(chǎn)生一種氣體,同時(shí)生成NaFe
3(OH)
6(SO
4)
2沉淀,影響產(chǎn)品質(zhì)量,6Na
2CO
3+3Fe
2(SO
4)
3+6H
2O
=2NaFe
3(OH)
6(SO
4)
2+6CO
2↑+5Na
2SO
4.
(7)加入Na
2CO
3沉淀時(shí),反應(yīng)液pH對(duì)產(chǎn)品中的SO
42-含量以及反應(yīng)液中Cu
2+沉淀效率的影響如圖3所示,第二次沉淀時(shí)溶液pH最好控制在8.5.
(8)所制得的堿式碳酸銅的組成可表示為:xCuCO
3•yCu(OH)
2•zH
2O.某研究小組設(shè)計(jì)如圖4實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定其中CuCO
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(不考慮植物油中溶解CO
2產(chǎn)生的影響).
實(shí)驗(yàn)步驟如下:①連接裝置并檢查裝置氣密性;②準(zhǔn)確稱(chēng)量樣品的質(zhì)量1.2g;③裝藥品,調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平,讀取量氣管刻度為10ml;④向錐形瓶?jī)?nèi)加入50ml(足量)的稀硫酸,充分反應(yīng);⑤冷卻到室溫;⑥再次調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平,讀取量氣管刻度為172ml.
Ⅰ.請(qǐng)將上述實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整;
Ⅱ.裝置B的作用是干燥二氧化碳,少量植物油的作用是防止二氧化碳溶于水,C中的試劑是c(填字母序號(hào)); a.堿石灰 b.濃硫酸 c.無(wú)水硫酸銅
Ⅲ.步驟⑥中調(diào)節(jié)液面相平的操作是將水準(zhǔn)管緩慢下移(填“緩慢上移”或“緩慢下移”).
Ⅳ.若標(biāo)準(zhǔn)狀況下,每44g二氧化碳的體積為22.4L.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)品中CuCO
3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程).(保留到0.1%)
Ⅴ.若其他操作均正確,僅因下列因素可使測(cè)定結(jié)果偏小的是BCD(填字母序號(hào));
A.步驟③中平視刻度,步驟⑥中仰視讀數(shù)
B.硫酸的用量不足
C.量氣管中未加植物油
D.步驟⑥中沒(méi)有調(diào)節(jié)量氣裝置兩邊液面相平,直接讀數(shù)
(9)堿式碳酸銅【xCuCO
3•yCu(OH)
2•zH
2O】的熱分解研究.小組同學(xué)用熱分析儀對(duì)固體進(jìn)行熱分解,獲得相關(guān)數(shù)據(jù),繪成的固體質(zhì)量與分解溫度的關(guān)系如圖5.
(已知Cu(OH)
2的分解溫度小于CuCO
3的分解溫度.)
Ⅰ.通過(guò)計(jì)算可得x:y:z=1:1:1;
Ⅱ.若將16.0g剩余固體繼續(xù)加熱到更高的溫度,發(fā)現(xiàn)固體質(zhì)量減少了1.6g后質(zhì)量不再改變,寫(xiě)出此過(guò)程中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:4CuO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu
2O+O
2↑.