铜和铜的化合物性质实验研究

〔点评〕本实验中“氧化铜分解生成红色的氧化亚铜”、“铜氨络合物”等实验一般较少关注，值得参考。
　　
　　目的：认识铜和铜的化合物的性质。
　　
　　用品：试管、试管架、试管夹、量筒、坩埚钳、集气瓶、玻璃片、酒精灯、酒精喷灯。黄铜、白铜、青铜制件、有铜绿的制件、电解铜、硫、氯气、稀盐酸、浓盐酸、稀硫酸、浓硫酸、稀硝酸、浓硝酸、硫酸铜、碳酸钠、铜屑、氧化铜、氧化亚铜、氢氧化钠、氨水。
　　
　　原理：铜是一种很重要的金属，通常有+1、＋2两种价态，以+2价为主。
　　
　　操作：
　　
　　1.铜的物理性质展示纯铜制件（铜导线或电解铜片），它是具有紫红色光泽的金属，质很软。从铜导线可知它具有良好的导电性，从铜丝和铜片可知它有很好的延展性，从紫铜制的水浴锅可知它有良好的导热性。纯铜是由电解法制得的，称电解铜，纯度高达99.99％。展示白铜、黄铜、青铜制件，它们都是铜的合金。白铜是铜、镍和锌的合金，黄铜是铜和锌的合金，青铜是铜、锡和铝的合金。它们分别具有质硬、坚韧、易铸造等性能。
　　
　　2.铜的化学性质
　　
　　（1）铜的锈蚀：展示生有铜绿的制件，说明铜在干燥空气里是相当稳定的，但在潮湿的空气里，日久后会生成一层绿色的碱式碳酸铜，俗称铜绿：
　　
　　2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2（OH）2CO3
　　
　　（2）铜跟非金属的反应：参看“氯气的性质”、“硫的性质”。
　　
　　（3）铜跟酸的反应：在三支试管里，分别盛稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸各3毫升，各加入铜片一小片，观察反应现象。将不发生反应的试管微微加热，观察有无反应发生。结果铜不能跟稀盐酸、稀硫酸发生反应，但能溶于稀硝酸中，液面上无色，在试管口附近有红棕色的气体产生。因为生成的无色一氧化氮在空气中会被氧化成红棕色的二氧化氮。
　　
　　用浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸重复上述的实验。结果铜不跟冷的浓硫酸反应，但能跟热的浓硫酸、浓盐酸和浓硝酸反应，分别释出二氧化硫、氢气和二氧化氮气体。
　　
　　Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋2H2O+SO2↑
　　
　　2Cu＋6HCl（浓）＝2H2CuCl3＋H2↑
　　
　　Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2H2O＋2NO2↑
　　
　　3.铜的化合物
　　
　　（1）铜的氧化物：取一根铜丝，用砂纸把它的一端擦光，露出紫红色的金属铜，在酒精灯火焰上加热片刻，取出，冷却。可以看到铜的表面已生成一层黑色的氧化铜。
　　
　　另取少量黑色氧化铜粉末放在硬质试管里，用酒精喷灯强热3分钟，取出冷却。黑色氧化铜已分解成红色的氧化亚铜，并放出氧气。
　　
　　（2）氢氧化铜：在试管里盛0.2摩/升CuSO4溶液5毫升，用滴管吸取2摩/升NaOH溶液，一滴滴地滴入CuSO4溶液里，边滴边振荡，即见有淡蓝色的氢氧化铜沉淀析出。
　　
　　（3）铜氨络合物：往盛有氢氧化铜沉淀的试管里，逐渐加入2摩/升氨水，边加边振荡，即见沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的溶液，因为生成了铜氨络合物。
　　
　　注意事项：铜和浓硫酸作用时的产物往往显黑色。这是因为该反应较复杂，常伴随着生成黑色的硫化亚铜等副反应。由于反应中有少量硫化亚铜及硫化铜存在，因此反应混和物呈现黑色。