中國是最早冶煉和使用金屬銅的國家之一,某化學興趣小組對銅的制備和性質等開展了項目式學習。
探究一:銅的制備
(1)古代煉銅有“濕法煉銅”和“火法煉銅”。
①火法煉銅:古代人們就發(fā)現(xiàn)了在翠綠色的孔雀石[主要成分為Cu2(OH)2CO3]上燃燒木炭會有紅色的銅生成,該過程通過兩步反應生成Cu。
第一步:Cu2(OH)2CO3受熱分解得到CuO
第二步:C+2CuO2Cu+CO2↑
②濕法煉銅:《夢溪筆談》中記載“熬膽礬與鐵釜,久之亦化為銅”。膽礬溶于水可得硫酸銅溶液,請寫出“鐵金化為銅”發(fā)生反應的化學方程式:
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
。
探究二:銅的化學性質
(2)銅在潮濕的空氣中會生銹,產(chǎn)生銅銹[主要成分為Cu2(OH)2CO3]。為探究銅生銹的條件,某實驗小組設計了以下實驗。
【查閱資料】
①Cu2(OH)2CO3的化學性質與Cu(OH)2和CuCO3混合物的性質相似。
②CuCO3的化學性質和CaCO3相似。
【提出猜想】銅生銹可能與空氣中的CO2、H2O、O2有關。
【進行實驗】實驗小組的同學取形狀大小均相同的銅片,打磨光亮。設計了如下4個實驗并持續(xù)觀察。
說明:所用蒸餾水都是經(jīng)煮沸迅速冷卻的;固體干燥劑只吸收水分,不吸收CO2和O2。
編號 |
A |
B |
C |
D |
實驗 |
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現(xiàn)象 |
銅絲表面出現(xiàn)銅銹 |
無明顯現(xiàn)象 |
無明顯現(xiàn)象 |
無明顯現(xiàn)象 |
①為探究銅生銹是否與H
2O有關,實驗D試管中所加的物質除了金屬Cu和干燥劑外,還有
O2和CO2
O2和CO2
。
②工業(yè)上常用稀鹽酸浸泡法除去銅銹,其原理是:
Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑
Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+3H2O+CO2↑
。(用化學方程式表示)
探究三:探究堿式碳酸銅受熱的變化
(3)果果設計了如圖裝置(夾持儀器已略去),用于探究銅銹的分解產(chǎn)物。
【查閱資料】無水硫酸銅為白色固體,遇水變藍,實驗室里常用于檢驗水的存在。
【實驗過程】①檢查整套裝置的氣密性良好。②按圖示加入樣品和試劑,加熱一段時間后,試管中固體變黑,U形管中無水硫酸銅變藍,澄清石灰水
變渾濁
變渾濁
【實驗分析】
①根據(jù)現(xiàn)象可知,堿式碳酸銅受熱可分解,分解產(chǎn)物有CO
2、CuO、
H2O
H2O
。
②裝置乙、丙位置不能互換的理由是
若互換,澄清石灰水中會帶出水蒸氣,影響產(chǎn)物中水的檢驗
若互換,澄清石灰水中會帶出水蒸氣,影響產(chǎn)物中水的檢驗
。