Какие прилагательные характеризуют свойства металла меди
Фото В.Демидова
Данная разработка содержит, помимо олимпиадных задач, “Эрудицион” – вопросы по химии и проблемы, решение которых способствует развитию общей одаренности учащихся, активизации их мыслительной деятельности; снятию инертности мышления; формированию желания заниматься углубленно дисциплинами естественно-математического цикла.
1. Горело семь свечей. Три – погасли. Сколько свечей осталось?
Дополнительный вопрос. Горение свечи – это физический или химический процесс? Ответ обоснуйте.
2. Вы – пилот самолета, летящего из Краснодара в Сургут. Самолет везет реактивы, необходимые для получения кислорода в лаборатории. Сколько лет пилоту?
Дополнительный вопрос. Назовите реактивы, которые, возможно, везет самолет.
3. Врач прописал вам три укола с антибиотиками, по уколу через каждые четыре часа. Сколько времени потребуется, чтобы сделать эти уколы?
Дополнительный вопрос. Что такое антибиотики? Назовите известные вам антибиотики.
4. Вы входите в малознакомую квартиру, которая затемнена. Электричество отключено, но есть две лампы – газовая и керосиновая. Что вы зажжете в первую очередь?
Дополнительный вопрос. Где применяются газ (предложите, какой) и керосин?
1. Соотнесите между собой конкретные понятия и приведенные примеры.
| Понятия | Примеры |
| 1) Тело. | а) Гвоздь. |
| 2) Вещество. | б) Стекло. |
| в) Ваза. | |
| г) Монета. | |
| д) Железо. | |
| е) Медь. |
2. Какие прилагательные могут соответствовать химическим веществам?
а) Увесистый; б) ядовитый; в) растворимый;
г) вогнутый; д) короткий; е) летучий.
3. Подберите синонимические выражения к понятию “химический элемент”.
в) вид атомов, имеющих одинаковые свойства;
г) простое вещество;
д) название вида атомов.
4. Из перечня выберите то, что соответствует понятию “чистое вещество”.
а) Воздух; б) вода; в) раствор соли;
г) сплав меди и олова; д) кислород.
5. Какие прилагательные отражают свойства металлов?
а) Электропроводный; б) летучий;
в) пластичный; г) пахучий;
д) теплопроводный; е) прозрачный.
6. Какие прилагательные характеризуют свойства воды?
а) Жидкая; б) пластичная; в) бесцветная;
г) прозрачная; д) белая; е) ароматная.
7. Выберите физические свойства, которые характерны и для сахара, и для поваренной соли одновременно.
а) Твердый; б) соленый;
в) растворимый в воде; г) сладкий;
1. Напишите формулы веществ по приведенному составу их молекул:
а) один атом углерода и четыре атома фтора;
б) один атом азота и один атом кислорода;
в) два атома фосфора и пять атомов кислорода;
г) два атома водорода и один атом серы.
2. Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ и поставьте знаки “равно”, “больше” или “меньше” вместо звездочек в следующих записях:
3. Вычислите массовую долю каждого элемента в соединении Fe2O3.
1. В США запатентован резиновый матрас, заполняемый один раз в год гелием. Где этот матрас хранит владелец очень маленькой комнаты?
2. Винни-Пух и ослик Иа решили съездить на автомашине “Волга” на рыбалку. Взяли все необходимое, в том числе две одинаковые канистры: одну с кипяченой водой, другую с бензином. Подъехав к реке, автомобиль начал “чихать” – заканчивался бензин, но друзья уже были на берегу. Пух тут же пошел ловить рыбу, а Иа решил приготовить хлебный квас и высыпал сахарный песок… в канистру с бензином. Иа тут же понял трагизм ситуации. Ослик знал, что сахар не растворяется в бензине, а находится в нем в виде взвеси. Но на таком “сладком” бензине двигатель работать не будет. Помогите животным уехать домой. Как в походных условиях быстро (за 10 мин.) очистить бензин от сахара? Составьте подробный план действий.
3. Какие реактивы нужны для получения кислорода в лаборатории? Запишите уравнения реакций получения в лаборатории кислорода из этих реактивов.
4. Сплавы на основе меди называют бронзами. Кольца из бериллиевой бронзы – точные копии золотых. Они не отличаются от последних ни по цвету, ни по весу, и, подвешенные на нитку, при ударе о стекло издают мелодичный звук. Короче говоря, подделку не обнаружить ни на глаз, ни на слух, ни на зуб. Предложите способы определения подделки: на собственной кухне и в химической лаборатории. Запишите уравнения протекающих реакций, назовите их признаки.
5. Герои романа Жюля Верна “С Земли на Луну” во время полета использовали для регенерации кислорода нагревание бертолетовой соли (хлората калия), а для поглощения углекислого газа – гидроксид натрия. В настоящее время в замкнутых системах (подводных лодках, космических кораблях) удаление оксида углерода(IV) и восполнение израсходованного кислорода совмещены в одном процессе, протекающем без энергетических затрат. Реагентом, необходимым для осуществления этого процесса, в одном случае может быть вещество А, а в другом случае – вещество В. Вещества А и В – это бинарные соединения, имеющие один и тот же элементный состав. Известно, что при взаимодействии 1 моль вещества А с 1 моль углекислого газа получают 1 моль вещества Д и 0,5 моль кислорода, а при взаимодействии 1 моль вещества В с 0,5 моль оксида углерода(IV) образуется 0,5 моль вещества Д и 0,75 моль кислорода. Назовите вещества А, В, Д. Запишите уравнения процессов, описанных в задаче.
1. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в схеме реакции:
Укажите процессы окисления и восстановления, назовите окислитель и восстановитель.
Запишите уравнения этого процесса в полной и сокращенной ионной формах.
2. В пяти пронумерованных пробирках находятся разбавленные растворы веществ: хлорида натрия (NaCl), гидроксида бария (Ba(OH)2), карбоната натрия (Na2CO3), сульфата натрия (Na2SO4), азотной кислоты (HNO3). Как, не используя дополнительных реактивов, определить, в какой пробирке находится каждое из веществ? Запишите уравнения протекающих реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах.
3. На 20 г смеси карбоната и сульфата бария подействовали раствором соляной кислоты. Требуется определить массовую долю сульфата бария в исходной смеси, если образуется средняя соль и выделяется газ, на поглощение которого было затрачено 400 г 0,5%-го раствора гидроксида натрия.
1. Винни-Пух и ослик Иа решили приготовить электролит для аккумулятора. К сожалению, они перепутали две одинаковые колбы с водопроводной и дистиллированной водой. Помогите животным быстро отличить водопроводную воду от дистиллированной. Далее перед ними встал вопрос: “Как смешивать концентрированную серную кислоту с водой?” Винни-Пух предлагал вливать воду в кислоту, а Иа – кислоту в воду. Кто прав? Ответ обоснуйте.
2. В четырех запаянных ампулах одинакового объема, при обычных условиях (таких, как сегодня в классе) находятся вода, азот, озон, гелий. В какой из ампул содержится вода?
3. В педагогических классах старых гимназий, готовящих гувернанток, преподавался обязательный курс гигиены, курс был основательный и подробный, затрагивающий различные области естествознания. Попытайтесь предложить эксперимент, который бы позволил ответить на следующие вопросы (содержатся в учебнике Д.И.Атропова и В.И.Завьялова “Начальный курс гигиены для средних учебных заведений”, изданном в 1915 г.).
1) Чтобы было незаметно, что молоко прокисло, в него добавляют соду. Как это можно выявить?
2) Молоко разбавляли водой, а чтобы прозрачность его не увеличивалась, добавляли крахмал. Как распознать фальсификацию?
3) В топленое масло для увеличения веса подмешивали известь. Как ее обнаружить?
4. Две пробирки наполнены на 1/3 каждая прозрачными растворами гидроксида натрия и хлорида алюминия. Количества веществ в растворах подобраны так, чтобы реактивы после смешивания полностью прореагировали между собой с образованием осадка. Имея только эти две пробирки с растворами и ничего более, распознайте пробирку с раствором щелочи и пробирку с раствором соли. Ответ мотивируйте.
1. Составьте уравнения химических реакций, соответствующих следующей схеме превращений:
2. 4 л (н.у.) смеси этана и этилена пропустили через избыток раствора брома в воде. При этом образовалось 3,76 г продукта реакции. О каком продукте идет речь? Приведите уравнение реакции. Чему равна массовая доля (в %) этилена в смеси?
3. Какой объем 12%-го раствора гидроксида калия с плотностью 1,1 г/мл можно приготовить из 2 л 44%-го раствора KОН c плотностью 1,5 г/мл?
4. Составьте уравнения химических реакций, соответствующих следующей схеме превращений:
железо —> сульфат железа(II) —> сульфат гидроксожелеза(II) —> гидроксид железа(II) —> сульфат железа(II) —> гидроксид железа(II) —> оксид железа(II).
Для реакций, протекающих в растворе, приведите уравнения в сокращенной ионной форме.
Олимпиада · 11 класс
Источник
Медь – это пластичный золотисто-розовый металл с характерным металлическим блеском. В периодической системе Д. И. Менделеева этот химический элемент обозначается, как Сu (Cuprum) и находится под порядковым номером 29 в I группе (побочной подгруппе), в 4 периоде.
Латинское название Cuprum произошло от имени острова Кипр. Известны факты, что на Кипре ещё в III веке до нашей эры находились медные рудники и местные умельцы выплавляли медь. Купить медь можно в комании «КУПРУМ».
По данным историков, знакомству общества с медью около девяти тысячелетий. Самые древние медные изделия найдены во время археологических раскопок на местности современной Турции. Археологи обнаружили маленькие медные бусинки и пластинки для украшения одежды. Находки датируются рубежом VIII-VII тыс. до нашей эры. Из меди в древности изготавливали украшения, дорогую посуду и различные инструменты с тонким лезвием.
Великим достижением древних металлургов можно назвать получение сплава с медной основой – бронзы.
Основные свойства меди
1. Физические свойства.
На воздухе медь приобретает яркий желтовато-красный оттенок за счёт образования оксидной плёнки. Тонкие же пластинки при просвечивании зеленовато-голубого цвета. В чистом виде медь достаточно мягкая, тягучая и легко прокатывается и вытягивается. Примеси способны повысить её твёрдость.
Высокую электропроводность меди можно назвать главным свойством, определяющим её преимущественное использование. Также медь обладает очень высокой теплопроводностью. Такие примеси как железо, фосфор, олово, сурьма и мышьяк влияют на базовые свойства и уменьшают электропроводность и теплопроводность. По данным показателям медь уступает лишь серебру.
Медь обладает высокими значениями плотности, температуры плавления и температуры кипения. Важным свойством также является хорошая стойкость по отношению к коррозии. К примеру, при высокой влажности железо окисляется значительно быстрее.
Медь хорошо поддаётся обработке: прокатывается в медный лист и медный пруток, протягивается в медную проволоку с толщиной, доведённой до тысячных долей миллиметра. Этот металл является диамагнетиком, то есть намагничивается против направления внешнего магнитного поля.
2. Химические свойства.
Медь является сравнительно малоактивным металлом. В нормальных условиях на сухом воздухе её окисления не происходит. Она легко реагирует с галогенами, селеном и серой. Кислоты без окислительных свойств не оказывают воздействия на медь. С водородом, углеродом и азотом химических реакций нет. На влажном воздухе происходит окисление с образованием карбоната меди (II) – верхнего слоя платины.
Медь обладает амфотерностью, то есть в земной коре образует катионы и анионы. В зависимости от условий, соединения меди проявляют кислотные или основные свойства.
Способы получения меди
В природе медь существует в соединениях и в виде самородков. Соединения представлены оксидами, гидрокарбонатами, сернистыми и углекислыми комплексами, а также сульфидными рудами. Самые распространённые руды – это медный колчедан и медный блеск. Содержание меди в них составляет 1-2%. 90% первичной меди добывают пирометаллургическим способом и 10% гидрометаллургическим.
1. Пирометаллургический способ включает в себя такие процессы: обогащение и обжиг, плавка на штейн, продувка в конвертере, электролитическое рафинирование.
Обогащают медные руды методом флотации и окислительного обжига. Сущность метода флотации заключается в следующем: частицы меди, взвешенные в водной среде, прилипают к поверхности пузырьков воздуха и поднимаются на поверхность. Метод позволяет получить медный порошкообразный концентрат, который содержит 10-35% меди.
Окислительному обжигу подлежат медные руды и концентраты со значительным содержанием серы. При нагреве в присутствии кислорода происходит окисление сульфидов, и количество серы снижается почти в два раза. Обжигу подвергаются бедные концентраты, в которых содержится 8-25% меди. Богатые концентраты, содержащие 25-35% меди, плавят, не прибегая к обжигу.
Следующий этап пирометаллургического способа получения меди – это плавка на штейн. Если в качестве сырья используется кусковая медная руда с большим количеством серы, то плавку проводят в шахтных печах. А для порошкообразного флотационного концентрата применяют отражательные печи. Плавка происходит при температуре 1450 °С.
В горизонтальных конвертерах с боковым дутьём медный штейн продувается сжатым воздухом для того, чтобы произошли процессы окисления сульфидов и феррума. Далее образовавшиеся окислы переводят в шлак, а серу в оксид. В конвертере образуется черновая медь, которая содержит 98,4-99,4% меди, железо, серу, а также незначительное количество никеля, олова, серебра и золота.
Черновая медь подлежит огневому, а далее электролитическому рафинированию. Примеси удаляют с газами и переводят в шлак. В результате огневого рафинирования образуется медь с чистотой до 99,5%. А после электролитического рафинирования чистота составляет 99,95%.
2. Гидрометаллургический способ заключается в выщелачивании меди слабым раствором серной кислоты, а затем выделении металлической меди непосредственно из раствора. Такой способ применяется для переработки бедных руд и не допускает попутного извлечения драгоценных металлов вместе с медью.
Применение меди
Благодаря ценным качествам медь и медные сплавы используются в электротехнической и электромашиностроительной отрасли, в радиоэлектронике и приборостроении. Существуют сплавы меди с такими металлами, как цинк, олово, алюминий, никель, титан, серебро, золото. Реже применяются сплавы с неметаллами: фосфором, серой, кислородом. Выделяют две группы медных сплавов: латуни (сплавы с цинком) и бронзы (сплавы с другими элементами).
Медь обладает высокой экологичностью, что допускает её использование в строительстве жилых домов. К примеру, медная кровля за счёт антикоррозионных свойств, может прослужить больше ста лет без специального ухода и покраски.
Медь в сплавах с золотом используется в ювелирном деле. Такой сплав увеличивает прочность изделия, повышает стойкость к деформированию и истиранию.
Для соединений меди характерна высокая биологическая активность. В растениях медь принимает участие в синтезе хлорофилла. Поэтому её можно увидеть в составе минеральных удобрений. Недостаток меди в организме человека может вызвать ухудшение состава крови. Она есть в составе многих продуктов питания. К примеру, этот металл содержится в молоке. Однако важно помнить, что избыток соединений меди может вызвать отравление. Именно поэтому нельзя готовить пищу в медной посуде. Во время кипячения в пищу может попасть большое количество меди. Если же посуда внутри покрыта слоем олова, то опасности отравления нет.
В медицине медь используют, как антисептическое и вяжущее средство. Она является компонентом глазных капель от конъюнктивита и растворов от ожогов.
Источник
Особые природные свойства меди и простота ее обработки обусловили то, что данным металлом человек научился пользоваться еще в глубокой древности.
1 Интересная информация о меди
Древние греки называли этот элемент халкосом, на латинском она именуется cuprum (Сu) или aes, а средневековые алхимики именовали этот химический элемент не иначе как Марс или Венера. Человечество давно познакомилось с медью за счет того, что в природных условиях ее можно было встретить в виде самородков, имеющих зачастую весьма внушительные размеры.
Легкая восстанавливаемость карбонатов и окислов данного элемента поспособствовала тому, что именно его, по мнению многих исследователей, наши древние предки научились восстанавливать из руды раньше всех остальных металлов.
Сначала медные породы просто-напросто нагревали на открытом огне, а затем резко охлаждали. Это приводило к их растрескиванию, что давало возможность выполнять восстановление металла.
Освоив столь нехитрую технологию, человек начал постепенно развивать ее. Люди научились вдувать при помощи мехов и труб в костры воздух, затем додумались устанавливать вокруг огня стены. В конце концов, была сконструирована и первая шахтная печь.
Многочисленные археологические раскопки позволили установить уникальный факт – простейшие медные изделия существовали уже в 10 тысячелетии до нашей эры! А более активно медь начала добываться и использоваться через 8–10 тысяч лет. Именно с тех пор человечество применяет этот уникальный по многим показателям (плотность, удельный вес, магнитные характеристики и так далее) химический элемент для своих нужд.
В наши дни медные самородки встречаются крайне редко. Медь добывают из различных медных руд, среди которых можно выделить следующие:
- борнит (в нем купрума бывает до 65 %);
- медный блеск (он же халькозин) с содержанием меди до 80 %;
- медный колчедан (иначе говоря – халькоперит), содержащий порядка 30 % интересующего нас химического элемента;
- ковеллин (в нем Cu бывает до 64 %).
Также купрум добывают из малахита, куприта, иных оксидных руд и еще без малого из 20 минералов, содержащих ее в различных количествах.
2 Физические свойства меди
В простом виде описываемый элемент представляет собой металл розовато-красного оттенка, характеризуемый высокими пластичными возможностями. Природный купрум включает в себя два нуклида со стабильной структурой.
Радиус положительно заряженного иона меди имеет следующие значения:
- при координационном показателе 6 – до 0,091 нм;
- при показателе 2 – до 0,060 нм.
А нейтральный атом элемента характеризуется радиусом 0,128 нм и сродством к электрону 1,8 эВ. При последовательной ионизации атом имеет величины от 7,726 до 82,7 эВ.
Купрум является переходным металлом, поэтому он имеет переменные степени окисления и малый показатель электроотрицательности (1,9 единиц по шкале Полинга). Теплопроводность меди (коэффициент) равняется 394 Вт/(м*К) при температурном интервале от 20 до 100 °С. Электропроводность меди (удельный показатель) составляет максимум 58, минимум 55,5 МСм/м. Более высокой величиной характеризуется лишь серебро, электропроводность других металлов, в том числе и алюминия, ниже.
Медь не может вытеснять водород из кислот и воды, так как в стандартном потенциальном ряду она стоит правее водорода. Описываемый металл характеризуется гранецентрированной кубической решеткой с величиной 0,36150 нм. Кипит медь при температуре 2657 градусов, плавится при температуре чуть больше 1083 градусов, а ее плотность равняется 8,92 грамм/кубический сантиметр (для сравнения – плотность алюминия равняется 2,7).
Другие механические свойства меди и важные физические показатели:
- давление при 1628 °С – 1 мм рт. ст.;
- термическая величина расширения (линейного) – 0,00000017 ед.;
- при растяжении достигается предел прочности равный 22 кгс/мм2;
- твердость меди – 35 кгс/мм2 (шкала Бринелля);
- удельный вес – 8,94 г/см3;
- модуль упругости – 132000 Мн/м2;
- удлинение (относительное) – 60 %.
Магнитные свойства меди в какой-то мере уникальны. Элемент полностью диамагнитен, показатель его магнитной атомной восприимчивости составляет всего лишь 0,00000527 ед. Магнитные характеристики меди (впрочем, как и все ее физические параметры – вес, плотность и пр.) обуславливают востребованность элемента для изготовления электротехнических изделий. Примерно такие же характеристики имеются и у алюминия, поэтому они с описываемым металлом составляют “сладкую парочку”, используемую для производства проводниковых деталей, проводов, кабелей.
Многие механические показатели меди изменить практически нереально (те же магнитные свойства, например), а вот предел прочности рассматриваемого элемента можно улучшить посредством выполнения наклепа. В данном случае он повысится примерно в два раза (до 420–450 МН/м2).
3 Химические свойства меди
Купрум в системе Менделеева включен в группу благородных металлов (IB), находится он в четвертом периоде, имеет 29 порядковый номер, имеет склонность к комплексообразованию. Химические характеристики меди не менее важны, чем ее магнитные, механические и физические показатели, будь то ее вес, плотность либо иная величина. Поэтому мы будем говорить о них подробно.
Химическая активность купрума мала. Медь в условиях сухой атмосферы изменяется незначительно (можно даже сказать, что почти не изменяется). А вот при повышении влажности и наличии в окружающей среде углекислого газа на ее поверхности обычно формируется пленка зеленоватого оттенка. В ней присутствует CuCO3 и Cu(OH)2, а также различные сернистые медные соединения. Последние образовываются из-за того, что в воздухе практически всегда есть некоторое количество сероводорода и сернистого газа. Указанную зеленоватую пленку именуют патиной. Она защищает от разрушения металл.
Если медь нагреть на воздухе, начнутся процессы окисления ее поверхности. При температурах от 375 до 1100 градусов в результате окисления образуется двухслойная окалина, а при температуре до 375 градусов – оксид меди. При обычной же температуре обычно наблюдается соединение Cu с влажным хлором (итог такой реакции – появление хлорида).
С иными элементами группы галогенов медь также взаимодействует достаточно легко. В парах серы она загорается, высокий уровень сродства она имеет и к селену. Зато с углеродом, азотом и водородом Сu не соединяется даже при повышенных температурах. При контакте оксида меди с серной кислотой (разбавленной) получается сульфат и чистая медь, с иодоводородной и бромоидоводородной кислотой – иодид и бромид меди соответственно.
Если же оксид соединить с той или иной щелочью, результатом химической реакции станет появление купрата. А вот самые известные восстановители (оксид углерода, аммиак, метан и другие) способны восстановить купрум до свободного состояния.
Практический интерес представляет способность этого металла вступать в реакцию с солями железа (в виде раствора). В этом случае фиксируется восстановление железа и переход Cu в раствор. Данная реакция применяется для снятия с декоративных изделий напыленного слой меди.
В одно- и двухвалентных формах медь способна создавать комплексные соединения с высоким показателем устойчивости. К таким соединениям относят аммиачные смеси (они представляют интерес для промышленных предприятий) и двойные соли.
4 Где чаще всего применяются изделия из меди?
Главная сфера применения алюминия и меди известна, пожалуй, всем. Из них делают разнообразные кабели, в том числе и силовые. Способствует этому малое сопротивление алюминия и купрума, их особые магнитные возможности. В обмотках электрических приводов и в трансформаторах (силовых) широко используются медные провода, которые характеризуются уникальной чистотой меди, являющейся исходным сырьем для их выпуска. Если в такое чистейшее сырье добавить всего лишь 0,02 процента алюминия, электропроводимость изделия уменьшится процентов 8–10.
Сu, имеющий высокую плотность и прочность, а также малый вес, прекрасно поддается механической обработке. Это позволяет производить отличные медные трубы, которые демонстрируют свои высокие эксплуатационные характеристики в системах подачи газа, отопления, воды. Во многих европейских государствах именно медные трубы используются в подавляющем большинстве случаев для обустройства внутренних инженерных сетей жилых и административных строений.
Мы много сказали об электропроводимости алюминия и меди. Не забудем и об отличной теплопроводности последней. Данная характеристика дает возможность использовать медь в следующих конструкциях:
- в тепловых трубках;
- в кулерах персональных компьютеров;
- в отопительных системах и системах охлаждения воздуха;
- в теплообменниках и многих других устройствах, отводящих тепло.
Плотность и небольшой вес медных материалов и сплавов обусловили и их широкое применение в архитектуре.
5 Целебные свойства меди
Понятно, что плотность меди, ее вес и всевозможные химические и магнитные показатели, по большому счету, мало интересуют обычного человека. А вот целебные свойства меди хотят узнать многие.
Древние индийцы применяли медь для лечения органов зрения и различных недугов кожных покровов. Древние греки излечивали медными пластинками язвы, сильную отечность, синяки и ушибы, а также и более серьезные болезни (воспаления миндалин, врожденную и приобретенную глухоту). А на востоке медный красный порошок, растворенный в воде, применялся для восстановления сломанных костей ног и рук.
Лечебные свойства меди были хорошо известны и россиянам. Наши предки излечивали с помощью этого уникального металла холеру, эпилепсию, полиартриты и радикулиты. В настоящее время для лечения обычно используются медные пластинки, которые накладываются на специальные точки на теле человека. Целебные свойства меди при такой терапии проявляются в следующем:
- защитный потенциал организма человека возрастает;
- инфекционные болезни не страшны тем, кто лечится медью;
- наблюдается снижение болевых ощущений и снятие воспалительных явлений.
Источник