2022年高一化學(魯科版)必修1教學案:第4章 第2節(jié)鋁 第3課時 金屬與金屬材料(含答案)
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1、2022年高一化學(魯科版)必修1教學案:第4章 第2節(jié)鋁 第3課時 金屬與金屬材料(含答案) 細讀教材記主干 一、金屬的通性 1.物理通性 (1)狀態(tài):常溫下除汞是液體外都是固體。 (2)色澤:除Cu、Au外,大多數(shù)為銀白色,有金屬光澤。 (3)三性能:有良好的導電、導熱和延展性。 2.化學通性 反應(yīng)過程中金屬單質(zhì)只有還原性,沒有氧化性。 二、金屬材料 1.分類 (1)黑色金屬材料:包括鐵、鉻、錳以及它們的合金。 (2)有色金屬材料:除鐵、鉻、錳以外的其他金屬材料及其合金。 2.重要的黑色金屬材料——鋼鐵 (1)鋼鐵: 鋼鐵是鐵的合金的總稱,由
2、鐵轉(zhuǎn)化為鋼改變了鐵中的碳及其他元素的含量,性能增強。由于鋼鐵中含有其他雜質(zhì),所以易被銹蝕。 (2)不銹鋼: 在普通鋼的基礎(chǔ)上加入鉻、鎳等多種元素形成不銹鋼,具有很好的化學穩(wěn)定性和耐腐蝕性。 三、幾種有色金屬材料——金、銀、銅 1.金、銀、銅的物理性質(zhì)及主要用途 金 銀 銅 顏色 黃色 銀白色 紫紅色 硬度 質(zhì)地柔軟 質(zhì)地柔軟 硬度較小 導電、導熱和延展性 金、銀、銅均具有良好的導電性、導熱性和延展性。導電、導熱性最好的是銀,延展性最好的是金 用途 制電子元件,制造飛機和航天器部件 制造化學電源,做有機合成中的催化劑 制造電線、電纜,制“銅芯片”,制
3、造水管 2.銅及其化合物的化學性質(zhì) (1)銅: (2)氧化銅與硫酸銅晶體: 氧化銅高溫下分解:4CuO2Cu2O+O2↑。 藍礬受熱分解:CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。 四、幾種新型金屬材料 1.鈾(U)用做核電廠反應(yīng)堆的核燃料。 2.镅(Am)在煙霧探測器中用做煙霧監(jiān)測材料。 3.鈦(Ti)被譽為“21世紀的金屬”,是一種“親生物金屬”。 [重點剖析] 1.銅的化學性質(zhì) 反應(yīng)物 化學方程式(或離子方程式) 與非金屬反應(yīng) O2+2Cu2CuO(黑色) S+2CuCu2S(黑色) Cl2+CuCuCl2(棕色煙) 與金屬陽
4、離子反應(yīng) 2Ag++Cu===Cu2++2Ag 2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+ 與強氧化性酸反應(yīng) 8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 2H2SO4(濃)+CuCuSO4+SO2↑+2H2O 在潮濕空氣中生銹 2Cu+CO2+H2O+O2=== Cu2(OH)2CO3(銅綠) 2.氧化銅的化學性質(zhì) (1)高溫(超過1 000 ℃)分解:4CuO(黑色)O2↑+2Cu2O(紅色)。 (2)與酸反應(yīng):CuO+2H+===Cu2++H2O。 (3)與還原劑(如CO、H2)反應(yīng): 3.銅鹽的性質(zhì) (1)物理性質(zhì):銅鹽溶液呈藍色。
5、常見的銅鹽為硫酸銅,白色粉末狀,溶于水或形成藍礬(或膽礬)晶體后呈藍色。 (2)化學性質(zhì): ①與堿反應(yīng): Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓(藍色絮狀沉淀)。 ②與H2S(或S2-)反應(yīng): Cu2++H2S===CuS↓+2H+。 [特別提醒] (1)因CuSO4CuSO4·5H2O時,白色粉末變?yōu)樗{色,故CuSO4常用于實驗中水的檢驗,但不做為干燥劑。 (2)銅鹽溶液的藍色常用于檢驗Cu2+的存在。 [典例印證] [例題] 中學化學中有很多物質(zhì)可以實現(xiàn)下圖中物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化,其中反應(yīng)條件和部分反應(yīng)的產(chǎn)物已略去。液體B和C可能是單一溶質(zhì)的溶液,也可能是純凈物。 (
6、1)若A是一種紫紅色金屬,氣體D能使品紅溶液退色,加熱時又恢復(fù)原色。寫出反應(yīng)①的化學方程式____________________。 該氣體D與另一種氣體H混合后生成一種淡黃色固體W,寫出該反應(yīng)的化學方程式__________________________。 (2)若A是一種金屬單質(zhì),D是密度最小的氣體,B能否是水________(填“能”或“否”)。 (3)若A是金屬單質(zhì),D是一種無色氣體,遇到空氣變?yōu)榧t棕色,液體C呈藍色。 寫出反應(yīng)①的離子方程式________________。 寫出反應(yīng)②的任意一個離子方程式____________________。 [解析] (1)A為紫
7、紅色金屬,是Cu,D能使品紅溶液退色,加熱時又恢復(fù)原色,D為SO2。 (2)D是密度最小的氣體,為H2,B若是水,則A是很活潑金屬的堿金屬,以鈉為例,則液體C為NaOH溶液,NaOH不能再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)鈉,因此B不能是水。 (3)D是無色氣體,遇空氣變?yōu)榧t棕色,D為NO,液體C呈藍色,含有Cu2+,則反應(yīng)①是Cu與稀硝酸的反應(yīng)。 [答案] (1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O SO2+2H2S===3S↓+2H2O (2)否 (3)3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+4H2O Cu2++Fe===Fe2++Cu(其他合理答案也可) 無機化學推斷
8、題的解題技巧 做推斷題的關(guān)鍵是找“突破口”。推斷題目一般具有一個較明顯的“突破口”,故解題時要有“全局觀”,首先完整閱讀題目,以尋求著手點,然后進行分析、推理。解答好此類題目的關(guān)鍵是能夠?qū)λ鶎W物質(zhì)性質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系熟練運用,并要有較強的發(fā)散思維能力。 常見的突破口有: ①物質(zhì)的顏色。如一些特殊單質(zhì)或者化合物的顏色。 ②物質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)。 ③物質(zhì)之間的一些特殊轉(zhuǎn)化關(guān)系。 另外一些特殊的反應(yīng)現(xiàn)象、特殊物質(zhì)的特殊顏色、存放的特殊方法、實驗室制取的特殊方法等都可以成為做推斷題的“突破口”。 銅在潮濕的空氣里長期放置表面會生成一層綠色的銅銹,除去銅銹最好的試劑或方法是( ) A.濃硝酸
9、 B.稀鹽酸 C.氫氧化鈉溶液 D.加熱 解析:選B 綠色銅銹的主要成分是Cu2(OH)2CO3,能與稀鹽酸反應(yīng),且Cu與稀鹽酸不反應(yīng),所以用稀鹽酸除去銅表面的銅銹。 題組 金屬與金屬材料 1.下列有關(guān)金屬的說法正確的是( ) A.生鐵與鋼的區(qū)別在于生鐵含碳雜質(zhì),而鋼不含 B.銅在自然界中的含量高,所以銅是人類最早使用的金屬 C.黑色金屬材料包括鐵、鉻、錳及其化合物 D.金屬一般都具有導電性、導熱性、延展性 答案:D 2.在金、銀、銅、鐵、鈉、鎂、鋁幾種金屬中: (1)導電性能最好的是________。
10、 (2)在空氣中最穩(wěn)定的是________。 (3)最活潑的是________。 (4)常溫下與水能劇烈反應(yīng)的有________。 (5)既能跟強酸溶液反應(yīng),又能跟強堿溶液反應(yīng)的是__________________。 答案:(1)銀 (2)金 (3)鈉 (4)鈉 (5)鋁 3.長期以來,仍有不法人員用銅鋅合金制成假金元寶欺騙行人,實驗室中能分辨真?zhèn)畏椒尚械氖牵篲_______。 (1)觀察外觀 (2)放入硝酸中 (3)放入鹽酸中 (4)用儀器測定其密度 (5)放入濃硫酸加熱 解析:銅鋅合金顏色與金相似,但其密度、性質(zhì)與金不同,金不能與硝酸、濃H2SO4(△)、鹽酸反應(yīng),鋅銅
11、均能溶于硝酸中,鋅能與鹽酸反應(yīng),加熱時銅、鋅都能與濃H2SO4反應(yīng)。金、銅都不與強堿反應(yīng),利用這些不同均可辨真?zhèn)巍? 答案:(2)(3)(4)(5) 4.銅是生命必需的元素之一,也是人類最早使用的金屬。銅的生產(chǎn)和使用對國計民生各個方面產(chǎn)生了深遠的影響。在化學反應(yīng)中,銅元素可表現(xiàn)為0價、+1價、+2價三種化合價。 (1)在西漢古籍中曾有記載:曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)與鐵反應(yīng)生成銅],試寫出該反應(yīng)的離子方程式:________________。 (2)雖然銅比鐵穩(wěn)定,但銅器表面經(jīng)常會生成銅銹[即銅綠,化學式為Cu2(OH)2CO3],其中生成銅綠的反應(yīng)物除銅外還有O2、CO2和
12、H2O。試寫出保護銅制品的方法: ________________。 解析:(1)鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng);(2)銅生銹的反應(yīng)物有Cu、O2、CO2、H2O,所以保持空氣干燥,可以減緩銅的銹蝕。 答案:(1) Fe+Cu2+===Fe2++Cu (2)將銅制品置于干燥空氣中保存 一、選擇題 1.下列對金、銀、銅的描述錯誤的是( ) A.金在電子工業(yè)中的用量占金及其合金在工業(yè)中用量的90%以上 B.金在自然界中主要以游離態(tài)存在,可用物理方法提取 C.銀在有機合成、能源開發(fā)、材料制造等方面有廣泛的應(yīng)用前景 D.因為銅的導電性、導熱性不如金和銀,故制造電線、電纜的材料絕大
13、部分換成了金或銀 答案:D 2.下列關(guān)于合金性質(zhì)的說法中,錯誤的是( ) A.合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度高 B.合金的熔點一般比其各成分金屬的熔點低 C.合金的物理性質(zhì)一般與其各成分金屬的物理性質(zhì)不同 D.合金的化學性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學性質(zhì)不同 解析:選D 合金是兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì),熔合過程中不發(fā)生化學變化,合金與各成分金屬的物理性質(zhì)不同,但化學性質(zhì)不變。 3.下列關(guān)于生鐵和鋼的敘述正確的是( ) A.由鐵礦石煉成鐵是化學變化,由生鐵煉成鋼是物理變化 B.用鐵制容器盛放硫酸銅溶液,容器易被腐蝕 C.生鐵和鋼都是鐵、碳合
14、金,它們在性能和用途上差別不大 D.它們都能完全溶解在鹽酸中 解析:選B 鐵礦石煉鐵和生鐵煉鋼都是化學變化,A錯誤;用鐵制容器盛放硫酸銅溶液,因為發(fā)生化學反應(yīng)要消耗鐵,所以容器易被腐蝕,B正確;生鐵和鋼都是鐵、碳合金,它們含碳量不同,在機械性能和用途上存在很大的差異,C錯誤;因生鐵和鋼中的碳常溫下穩(wěn)定性好,不與稀鹽酸反應(yīng),故生鐵和鋼不能全部溶于稀鹽酸中,D錯誤。 4.Cu及其化合物之間相互轉(zhuǎn)化時常伴隨著顏色的變化。下列符合黑色→紅色變化的是( ) A.Cu(OH)2→CuO B.Cu→Cu2S C.Cu2(OH)2CO3→CuO D.CuO→Cu2O 解析:選D A項
15、Cu(OH)2是藍色,CuO是黑色;B項Cu是紫紅色,Cu2S是黑色;C項Cu2(OH)2CO3是綠色,CuO是黑色;D項CuO是黑色,Cu2O是紅色。 5.下列說法中,正確的是( ) A.鐵是人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬 B.金、銀、銅是應(yīng)用最廣泛的金屬材料 C.鈦被譽為“21世紀的金屬”,應(yīng)用前景很廣闊 D.銅是導電性、導熱性最好的有色金屬 解析:選C 人類在生產(chǎn)、生活中最早使用的金屬是銅而不是鐵,A錯誤;應(yīng)用最廣泛的金屬材料是黑色金屬材料,即鐵、錳、鉻以及它們的合金,而不是金、銀、銅等有色金屬材料,B錯誤;金屬鈦因性能優(yōu)良、蘊藏量大,被譽為“21世紀的金屬”,應(yīng)用前景廣
16、闊,C正確;銀的導電性、導熱性是金屬中最好的,銅的導電性、導熱性僅次于銀,D錯誤。 6.下列反應(yīng)的離子方程式中正確的是( ) A.CuO與稀硫酸反應(yīng):CuO+H+===Cu2++H2O B.Cu2O與稀硝酸反應(yīng):Cu2O+2H+===2Cu++H2O C.Cu(OH)2與鹽酸反應(yīng):OH-+H+===H2O D.CuSO4溶液與Na2S溶液混合:Cu2++S2-===CuS↓ 解析:選D A項,應(yīng)為CuO+2H+===Cu2++H2O;B項,應(yīng)為3Cu2O+14H++2NO===6Cu2++2NO↑+7H2O;C項,應(yīng)為Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O。 7.某同學
17、想用實驗證明硫酸銅溶液顯藍色與SO無關(guān),進行下列實驗無意義的是( ) A.觀察硫酸鈉溶液沒有顏色 B.向硫酸銅溶液中滴加適量的氯化鋇溶液,振蕩后靜置,溶液藍色未消失 C.向硫酸銅溶液中滴加適量的氫氧化鈉溶液,振蕩后靜置,溶液藍色消失 D.加水稀釋硫酸銅溶液,溶液藍色變淺 解析:選D 加水稀釋,銅離子和硫酸根離子的濃度均會降低,無法證明硫酸銅溶液顯藍色與SO無關(guān)。 8.甲、乙、丙、丁、戊分別是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五種金屬中的一種,(1)甲、丙均能與稀硫酸反應(yīng)放出氣體;(2)乙與丁的硝酸鹽反應(yīng)置換出單質(zhì)??;(3)丙與強堿反應(yīng)放出氣體;(4)丙、戊能被濃硫酸鈍化,由此判斷甲、乙
18、、丙、丁、戊依次為( ) A.Al、Cu、Mg、Ag、Fe B.Mg、Cu、Al、Ag、Fe C.Mg、Ag、Al、Cu、Fe D.Fe、Cu、Al、Ag、Mg 解析:選B 由(1)知甲、丙為氫前金屬,由(2)知乙的金屬活動性大于丁,由(3)知丙為Al,由(4)知丙、戊分別為Al、Fe中的一種,綜合以上各項可得甲是Mg,乙是Cu,丙是Al,丁是Ag,戊是Fe。 9.[雙選]下列對不銹鋼和普通鋼的認識,你認為正確的是( ) A.由于不銹鋼在耐腐蝕等諸多方面的性能比普通鋼強,故不銹鋼的用量比普通鋼大 B.二者物理性質(zhì)與化學性質(zhì)差不多 C.普通鋼與不銹鋼都是合金 D.普通
19、鋼在制造時設(shè)法將生鐵的含碳量降低而增加硅、錳等元素,而不銹鋼是在普通鋼的基礎(chǔ)上加入鉻、鎳等多種元素制成的 解析:選C、D 不銹鋼在化工生產(chǎn)、醫(yī)療器械制造、建筑裝飾業(yè)及人類生活中得到廣泛的應(yīng)用,但不銹鋼的用量比普通鋼小。不銹鋼和普通鋼的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)有較大的差別。 10.制備CuSO4的下列方案中合理的是( ) A.CuCuSO4 B. C. D. 解析:選C A項,反應(yīng)為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O,產(chǎn)生污染性氣體;B項,銅和硝酸反應(yīng)產(chǎn)生污染性氣體(NO或NO2);D項,CuO不溶于水。 11.只用膠頭滴管和試管,就能區(qū)別的溶液(均為0.1 m
20、ol·L-1)是( ) A.CaCl2和Na2CO3 B.Ba(OH)2和NaHCO3 C.稀鹽酸和NaHCO3 D.NaOH和AlCl3 解析:選D NaOH溶液逐滴滴入AlCl3溶液時開始產(chǎn)生沉淀,后沉淀增多,再減少至全部消失;AlCl3溶液逐滴滴入NaOH溶液時開始無沉淀,后產(chǎn)生沉淀。 12.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的鐵屑,反應(yīng)完全后將固體濾出,下列說法中正確的是( ) A.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,一定不含Cu2+ B.若濾出的固體中含有鐵和銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+ C
21、.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,可能含有Cu2+和Fe3+ D.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe3+和Fe2+,一定不含 Cu2+ 解析:選B 混合溶液中加入一定量鐵屑,發(fā)生的反應(yīng)是先:Fe+2FeCl3===3FeCl2① 后:Fe+CuCl2===Cu+FeCl2② 若濾出固體中只有銅,可能②式中Fe不足,溶液中可能含Cu2+,A錯。若濾出固體中含鐵和銅,說明①、②反應(yīng)徹底,鐵有余一定不含Cu2+和Fe3+,B正確。濾出固體中有銅則一定無Fe3+,C、D錯。 二、非選擇題 13.歷史上金、銀、銅主要是作為貨幣金屬或裝飾品被
22、應(yīng)用。 (1)金、銀、銅常被作為錢幣流通,從化學角度來看,主要是利用它們的________。 A.硬度適中 B.密度適中 C.在自然界里都可得到純凈的單質(zhì) D.不活潑性 (2)一位收藏者有一枚表面是黑色,且有少量綠色銹狀物的貨幣,則這肯定是____幣,黑色物質(zhì)是____,形成這種物質(zhì)的化學方程式為_________________, 綠色物質(zhì)是__________,形成這種物質(zhì)的化學方程式為______________,這枚金屬幣的真面目為________色。 另外一枚是閃閃發(fā)光的黃色金屬幣,它肯定是____幣,表面一直未被氧化的原因是____________。 (3)不法分
23、子有時用銅鋅合金制成假金幣行騙。下列方法中,能有效鑒別其真假的是________。 A.觀察顏色 B.查看圖案 C.用手掂量輕重 D.滴一滴硝酸在幣的表面,觀察現(xiàn)象 解析:(1)金、銀、銅化學性質(zhì)較穩(wěn)定可作為錢幣長時間流通。(2)銅為紅色,其表面黑色物質(zhì)是CuO,綠色物質(zhì)是Cu2(OH)2CO3。(3)金與硝酸不反應(yīng),而銅、鋅與硝酸反應(yīng),故可用硝酸鑒別金幣真?zhèn)巍? 答案:(1)D (2)銅 氧化銅 2Cu+O2===2CuO Cu2(OH)2CO3 2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3 紅 金 金不活潑,不易被氧化 (3)D 14.銅在自然界存在于多種礦石
24、中,如: 礦石名稱 黃銅礦 斑銅礦 輝銅礦 孔雀石 主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3·Cu(OH)2 請回答下列問題: (1)上表所列銅化合物中,銅的質(zhì)量分數(shù)最高的是________。 (2)工業(yè)上以黃銅礦為原料,采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應(yīng):2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑,反應(yīng)的氧化劑是_______________。 (3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是_______________; 處理該尾氣可得到有價值的化學品,寫出其中酸的名稱______________。 解析:(1)根據(jù)四種礦
25、石主要成分的化學式及元素的相對原子質(zhì)量進行估算能快速選出Cu2S中銅的質(zhì)量百分含量最高。 (2)Cu2S和Cu2O中+1價的銅化合價降低,所以二者都是氧化劑。 (3)結(jié)合SO2的性質(zhì)和用途來回答。 答案:(1)Cu2S (2)Cu2S和Cu2O (3)形成酸雨,對植物和建筑物等造成嚴重危害 硫酸 15.冶煉金屬一般有下列方法:①焦炭法;②水煤氣(或氫氣或一氧化碳)法;③活潑金屬置換法;④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。 (1)請對下表中的金屬冶煉方法進行分析,從上述四種方法中選擇相應(yīng)的序號填入表中空格。 (2)請再舉出使用上述方法冶煉金屬的例子各一個(用化學方程式
26、表示): ①__________________; ②____________________; ③_______________; ④____________。 解析:(1)火燒孔雀石煉銅是用C還原孔雀石分解得到的CuO,故選①;濕法煉銅和鋁熱法煉鉻都是利用活潑金屬置換較不活潑金屬,故選③;光鹵石煉鎂的反應(yīng)為MgCl2Mg+Cl2↑,故選④。 (2)根據(jù)金屬性較強金屬、活潑性介于Zn~Cu之間的金屬、活潑性較弱金屬分別采用電解法、熱還原法、熱分解法冶煉。 答案:(1)①?、邸、邸、? (2)①3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑ ②3H2+WO3W+3H2O ③3MnO2+
27、4Al3Mn+2Al2O3 '④2NaCl2Na+Cl2↑ 16.Fe2O3和Cu2O都是紅色粉末,常用作顏料。某校一化學實驗小組通過實驗來探究“紅色”粉末是Fe2O3還是Cu2O或二者混合物。探究過程如下: 【查閱資料】Cu2O是一種堿性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空氣中加熱生成CuO。 【提出假設(shè)】 假設(shè)1:紅色粉末是Fe2O3。 假設(shè)2:紅色粉末是Cu2O。 假設(shè)3:紅色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。 【設(shè)計實驗】取少量粉末放入足量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN試劑。 (1)若假設(shè)1成立,則實驗現(xiàn)象是_________________。 (2
28、)若滴加KSCN試劑后溶液不變紅色,則證明原固體粉末中一定不含三氧化二鐵。你認為這種說法合理嗎?__________。簡述你的理由(不需寫出反應(yīng)的方程式): ____________________。 (3)若固體粉末完全溶解無固體存在,滴加KSCN試劑時溶液不變紅色,則證明原固體粉末是________,寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_____________________________。 解析:(1)若溶液中含F(xiàn)e3+,遇SCN-顯紅色。 (2)注意題給信息:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O的應(yīng)用,若Fe2O3,Cu2O共存時,在酸性條件下:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。 答案:(1)固體完全溶解,溶液呈紅色 (2)不合理 當原固體粉末為Fe2O3和Cu2O的混合物時,加入稀硫酸后生成Cu和CuSO4,產(chǎn)生的Fe3+與Cu反應(yīng)生成Fe2+,滴加KSCN溶液后也可以不變紅色 (3)Fe2O3和Cu2O Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O; Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O,2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
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