现行人教社高中化学必修一~三册课本人教社必修第二册1-55-4

第四节  铜和铜的化合物   人类使用铜和它的合金具有悠久的历史。早在三千多年前的商代，我国就已经会制造青铜器。从发掘的出土文物中知道，商代已经使用青铜器制造农具、武器和祭祀用品。例如巨大的司母戊大鼎重达875 kg。图 5-19是我国陕西秦始皇陵出土的铜车马。这些古代的青铜器制作精美，表现出我国古代人民很早就已经掌握了高超的冶炼和铸造技术。 铜及铜的合金在生产和生活中有广泛的用途。 铜在地壳里的含量约占地壳总质量的万分之一。自然界里天然铜很少，大多以化合物形式存在。 一、铜 铜位于元素周期表的第四周期、第ⅠB族，它跟银（Ag）、金（Au）合称为铜族元素。 铜的最外电子层有1个电子，在化学反应中能失去1个或2个电子，生成Cu+或Cu2+，因此铜常有+1和+2两种化合价。 铜的化学性质不活泼，常温下在干燥的空气里很稳定，但在潮湿空气中，铜的表面生成一层碱式碳酸铜〔Cu2（OH）2CO3〕，俗称铜绿，这个反应可以简单表示如下： 2Cu+O2+H2O+CO2＝Cu2（OH）2CO3 铜绿有毒，因此铜器皿的内表面常要镀锡来防止铜绿的生成。 在高温下，铜能跟空气里的氧气反应。 【实验5-16】在酒精灯上灼烧一束细铜丝，冷却后观察铜丝的颜色。 我们可以看到，铜丝表面生成一层黑色物质，这是氧化铜。 高温时，铜还能跟硫、卤素等化合。 我们已知道铜不跟稀盐酸和稀硫酸反应，也曾学过铜与硝酸、浓硫酸等氧化性酸的反应，在这些反应中，铜被氧化，生成+2价的铜盐；硝酸或浓硫酸中的氮、硫元素被还原，生成氮或硫的氧化物。   讨论 设法完成下列铜及铜的化合物间的转化： Cu→CuO→CuCl2→Cu（OH）2→CuSO4   二、铜的重要化合物 铜有很多种化合物，初中我们曾学过硫酸铜，它常用来配制电解液和农药。 常见的铜的氧化物有氧化亚铜和氧化铜。氧化亚铜呈红色，氧化铜呈黑色。把氧化铜加热到800C，氧化铜就开始分解为氧化亚铜和氧气。 氧化铜可作为制造铜盐的原料，氧化亚铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料。   三、铜离子的检验 【实验5-17】在试管里加入 5 mL CuSO4溶液，向其中滴加氨水，观察溶液中发生的变化。 通过实验我们发现，开始时，溶液中出现少量蓝色沉淀，继而沉淀溶解，溶液变成深蓝色，这是四氨合铜离子〔［Cu（NH3）4］2+〕的特征蓝色。这个实验可以用来检验铜离子的存在。 CuSO4＋4NH3·H2O=［Cu（NH3）4］SO4＋4H2O   四、稀土金属及其用途 在元素周期表中，有一类元素叫做稀土元素，它们的外层电子结构基本相同，有些内层电子所具有的能量又很相近，因此在光、电、磁等方面具有独特的性质，在科研、科技、生产上有广泛的用途，常被誉为新材料的宝库。 稀土元素包括原子序数57至71（从镧至镥，称为镧系元素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素是18世纪沿用下来的名称，因为当时认为这些元素稀有，它们的氧化物既难溶解于水又难熔化，外表很像“土”，因而称之为稀土元素。稀土元素也常称为稀土金属。实际上，稀土金属并不稀少，它们在地壳中的含量比某些常见金属元素还要高。我国拥有得天独厚的稀土元素资源，在现已查明的世界稀土资源中，80％分布在我国，并且品种齐全。例如，内蒙古地区储藏有丰富的稀土矿石，是生产稀土金属的重要基地。 稀土元素不仅原子外层电子排布十分相似，而且原子半径也很相近，因而它们的化学性质十分相似，在自然界，它们常常共存于同种矿物中，分离和提取纯稀土金属相当困难。 稀土金属有着广泛的用途，它既可以单独使用，也可以混合稀土的形式使用。在合金中加入适量稀土金属或稀土金属的化合物，就能大大改善合金的性能，因而，稀土元素又被称为冶金工业的维生素。例如，在钢中加入一些稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、抗氧化性、抗腐蚀性等；又如，稀土金属可以用来做引火合金、永磁材料、超导材料、染色材料、发光材料、微量元素肥料，等等。因此，稀土金属除广泛应用在冶金、石油化工、玻璃陶瓷、荧光材料、电子材料、医药及农业等部门外，还逐渐深入到很多现代科学技术领域。   习题   一、填空题 1．在硫酸铜溶液中，放入几个铁钉，充分反应后，铁钉有剩余，此时，溶液的颜色____，溶液中存在最多的阳离子是____，铁钉上附有一层____色的____。 2．室温下，向含有Mg、Al、Cu的混合粉末中加入过量的NaOH溶液，充分反应后，溶液中的金属离子主要是____。过滤，在滤液中加入过量盐酸，溶液中的金属离子主要是____；在滤渣中加入过量盐酸，溶液中的主要金属离子是____。 二、选择题 1．常用来检验铜离子的试剂是 [    ] A．KSCN溶液                                   B．氨水 C．BaCl2溶液                                     D．AgNO3溶液 2．在铜跟浓硫酸的反应中，如有a mol H2SO4被还原，下列说法中正确的是   [    ] A．参加反应的铜是32a g B．反应用掉a mol H2SO4 C．反应最多可收集到状况下22.4a L SO2 D．反应制得的CuSO4溶液中加入足量BaCl2溶液，可得沉淀a mol 3．在含有Cu2+和Fe3+的溶液里加入过量的铁粉，充分反应后，溶液里存在的阳离子主要是  [    ] A．H+                                                                                                B．Cu2+ C．Fe3+                                                                                            D．Fe2+