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一. 铜
1. 结构:原子序数29,位于周期表中第四周期、第IB族,最外层有1e,常有+1、+2价。
2. 物理性质:纯铜呈暗红色,属有色金属,导电导热性,延展性良好,焰色反应呈绿色。
3. 化学性质:铜是一种较不活泼的金属,位于金属活动性顺序表中氢原子之后。
(1)与O2的反应
在空气中或O2中加热表面变黑:2Cu+O2_△_2CuO,利用此反应可除去混在氢气、一氧化碳中的少量O2,在高温下还可生成Cu2O。
(2)与O2、CO2、H2O的作用
在潮湿的空气中铜可生成铜绿,2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3。
(3)与其他非金属的反应,Cu在Cl2中燃烧生成棕黄色烟: Cu+Cl2 点燃 CuCl2;
在硫蒸气里燃烧生成黑色固体: 2Cu+S_△_Cu2S
(4)与酸的反应
与稀盐酸、稀H2SO4溶液不反应;
与浓H2SO4反应:Cu+2H2SO4(浓) _△_CuSO4+SO2↑+2H2O
与硝酸反应:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(浓)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(5)与盐溶液反应:
Cu+2Ag+=Cu2++2Ag
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+(印刷电路板反应原理)
(6)作催化剂:铜能催化醇氧化为醛或酮的反应,如
2CH3CH2OH+O2 Cu或Ag →2CH3CHO+2H2O
实质分两步
2Cu+O2 △ 2CuO
CH3CH2OH+CuO △ →CH3CHO+H2O+Cu
总反应:
2CH3CH2OH+O2 O2 → 2CH3CHO+2H2O
二. 铜的化合物
1. 氧化物
CuO是不溶于水的碱性氧化物,具有较强氧化性,在加热时能被CO、H2、C等还原:
CuO+H2_△_Cu+H2O
2CuO+C_△_2Cu+CO2
CuO+CO_△_Cu+CO2
可与酸反应:
CuO+2H+=Cu2++H2O
Cu2O呈砖红色,可用于制红色玻璃, Cu2O本身较稳定,但在酸液中易发生歧化反应生成Cu和Cu2+。
2. Cu(OH)2
(1)难溶性碱,可与酸反应:
Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O
(2)受热易分解
Cu(OH)2_△_CuO+H2O
(3)有弱氧化性,新制的Cu(OH)2能氧化醛基化合物,本身被还原为Cu2O,常用于醛基化合物的检验:
CH3CHO+2Cu(OH)2 △ →CH3COOH+Cu2O↓+2H2O
制备:可溶性Cu2+盐与强碱反应:
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓(蓝色絮状沉淀)
3. 铜盐
常见的铜盐有CuCl2、CuSO4、Cu(NO3)2等。
(1)颜色:无水CuCl2呈棕黄色,CuCl2•6H2O晶体呈蓝色,其浓溶液呈绿色,无水硫酸铜呈白色,CuSO4•5H2O及溶液呈蓝色。常用无水硫酸铜白色粉末检验水蒸气或水的存在。
(2)化学性质
水解性:其水溶液显弱酸性:
Cu2++2H2O=Cu(OH)2+2H+
氧化性:与金属单质反应:
Cu2++Fe=Cu+Fe2+
与强碱反应:
Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓(用于实验室制备氢氧化铜)
胆矾受热可失去结晶水变成白色粉末,过热时, CuSO4会进一步分解出CuO。
可溶性铜盐能与H2S或S2-反应生成黑色的CuS沉淀,它难溶于强酸,常用于Cu2+的检验。
Cu2+易与NH3形成 [Cu(NH3)4]2+络离子。
铜盐的电解:
2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4
CuCl2电解Cu+Cl2↑
铜的精炼:以粗铜为阳极、纯铜为阴极、CuSO4溶液为电解液进行电解,可将粗铜提纯。