化学自习室移动版

铜及其化合物的知识尽管在教材中没有单独成节进行系统讲述，但在高考中还是经常涉及，下面对其性质略作归纳，供同学们复习时参考：

一、铜

亮红色重金属，易导电，具有良好的延展性，易加工，我国早在商代就开始使用青铜器，其用途极为广泛。

(1)与非金属反应

2Cu ＋ O₂2CuO(黑色)(可利用该反应除去氧气) 2Cu ＋ SCu₂S

(2)和金属阳离子反应

Cu ＋ 2Ag^＋===Cu^2＋＋ 2Ag

Cu ＋ 2Fe^3＋===Cu^2＋＋ 2Fe^2＋(在无线电工业上，常利用溶液来腐蚀铜，以制造印刷线路板)。

(3)和强氧化性酸反应(铜不能与稀盐酸或稀硫酸反应放出氢气)

3Cu ＋ 8HNO₃(稀)===3Cu(NO₃)2＋2NO↑＋ 4H₂O

Cu ＋ 4HNO₃(浓)===Cu(NO₃)2＋2NO₂↑＋ 2H₂O

Cu ＋ 2H₂SO₄(浓)===3CuSO₄＋2SO₂↑＋ 2H₂O

(4)在潮湿的空气中锈蚀，生成碱式碳酸铜。俗称铜绿

2Cu ＋ CO₂＋H₂O ＋ O₂===Cu₂(OH)₂CO₃

二、氧化铜

黑色难容固体，可溶于酸。对热很稳定，只有在超过1273K时，才会分解放出氧气，并生成Cu₂O。

(1)和酸反应

CuO ＋ 2H^＋===H₂O ＋ Cu^2＋(蓝色溶液)

(2)和还原剂反应

CuO ＋ COCu ＋ CO₂

3CuO ＋ 2NH₃3Cu ＋ N₂＋3H₂O(该反应式经常出现考试题中)

CH₃CH₂OH ＋ CuOCH₃CHO ＋ Cu＋ H₂O

三、Cu^2＋及铜盐

铜盐溶液呈蓝色，无水硫酸铜为白色粉末，溶于水或形成蓝矾晶体呈蓝色。

(1)和碱反应

Cu^2＋＋ 2OH^－===Cu(OH)₂↓(蓝色絮状沉淀)

Cu^2＋＋ 2NH₃·H₂O===Cu(OH)₂↓＋ 2NH₄^＋(氨水少量时)

Cu(OH)₂＋4NH₃=== 2OH^－＋ [Cu(NH₃)₄]^2＋(深蓝色溶液)(氨水足量时)

(2)和H₂S、HS^－、S^2－反应

虽然Cu^2＋具有一定的氧化性，但和H₂S、HS^－、S^2－发生离子反应生成沉淀，而不是发生氧化还原反应，Cu^2＋＋ H₂S===CuS↓＋ 2H^＋。

(3)和具有还原性的金属反应

Cu^2＋＋ Fe=== Cu＋Fe^2＋

四、氢氧化铜

蓝色固体，不溶于水，能溶于氨水形成络合物，Cu(OH)₂的热稳定性比碱金属氢氧化物差的多，受热脱水分解生成黑色的氧化铜(CuO)。

新制的碱性氢氧化铜悬浊液，可以与含有醛基的醛类、甲酸、甲酸某酯类、甲酸盐以及葡萄糖等发生反应，如：

CH₃CHO ＋ 2Cu(OH)₂CH₃COOH ＋ Cu₂O↓＋ 2H₂O

五、铜盐的电解

2CuSO₄＋2H₂O2Cu ＋ O₂↑＋ 2H₂SO₄ 

CuCl₂Cu ＋ Cl₂↑

六、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。

【例题1】铜是生命必需元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面产生了深远的影响，在化学反应中，铜元素可表现为0、＋1、＋2。

(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO₄)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：________。

(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_______________。这层铜绿可以用化学方法除去，试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：____________。试写出保护铜制品的方法：__________________。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。是从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)。

解析：(1)曾青(CuSO₄)跟铁反应的化学方程式：CuSO₄＋Fe===Cu＋FeSO₄，对应的离子方程式为：Cu^2＋＋ Fe===Cu＋Fe^2＋；(2)2Cu ＋ CO₂＋H₂O ＋ O₂===Cu₂(OH)₂CO₃除去铜绿而不损伤器物不能选择强氧化性酸，只能选择盐酸、稀硫酸、醋酸等，有关的方程式为：Cu₂(OH)₂CO₃＋4HCl=== 2CuCl₂＋CO₂↑＋ 3H₂O，根据铜生成铜绿的条件，应将铜制品放在干燥的空气中保存。(3)根据题给信息以及做货币的实际，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀等。

答案：见解析(略)。

【例题2】某化学兴趣活动小组为探究铜跟浓H₂SO₄的反应，用如图所示装置进行有关实验。实验中甲同学将a g Cu片12 mL 8 mol·L^－1的浓H₂SO₄放入圆底烧瓶中加热，直到反应完毕，最后发现烧瓶中还有一定量的H₂SO₄和Cu片剩余。

请回答下列问题：

(1)写出Cu与浓H₂SO₄反应的化学方程式：____________________。

(2)装置D内盛品红溶液，当C中气体集满后，D中有可能观察到的现象是____________。实验装置D有可能造成环境污染，试用最简单的方法加以解决(实验用品自选)_______________。

(3)装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生。此时b装置中的现象是_______________。

(4)F中应放置的液体是________(填字母)。

A.饱和Na₂SO₃溶液 B.酸性KMnO₄溶液 C.浓溴水 D.饱和NaHSO₃溶液

(5)为什么有一定量的余酸但未能使Cu完全溶解，你认为原因是____________。

(6)下列足量药品能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是_____(填序号)。

A. Fe粉 B. BaCl₂溶液 C. Ag D. Na₂CO₃溶液

(7)甲同学向A中反应后的溶液中通入一种气体单质，使铜片全部溶解且仅生成硫酸铜溶液，请问该气体单质是_____(填名称)，反应方程式是____________。

解析：本题考查Cu与浓H₂SO₄反应的相关知识，Cu与浓H₂SO₄反应的产生的SO₂可以使品红溶液褪色，SO₂可以用NaOH溶液吸收。B装置的作用是贮存多余的气体，所以F中应盛放饱和NaHSO₃溶液，以减小SO₂的溶解。随着反应的进行，浓H₂SO₄的浓度不断减小，Cu与稀H₂SO₄不反应，所以虽然有一定量的余酸但未能使Cu完全溶解。要使Cu完全溶解，应该加入氧化剂，通入的单质气体应为O₂，不引入新的杂质。

答案：(1)Cu ＋ 2H₂SO₄(浓)CuSO₄＋SO₂↑＋ 2H₂O(2)品红溶液褪色用浸有NaOH溶液的棉花团塞在试管口(3)F中液面下降，长颈漏斗中液面上升(4)D(5)随着反应进行，浓H₂SO₄的浓度不断减小，Cu与稀H₂SO₄不反应(6)A D(7)氧气

2Cu ＋ 2H₂SO₄＋O₂===2CuSO₄＋2H₂O

点拨：有关Cu与浓H₂SO₄的反应一直是历年高考的热点，考查对浓硫酸及性质等基础知识的应用和迁移。从最熟悉的物质、反应出发，进一步探究它们的性质是最常见的考查形式。硫和氮族元素在教材中是以化工产品和环境定位的，因此在考查这两种元素时。常结合资源开发和环境保护等进行命题，如本题在D的试管口塞一团浸有NaOH溶液的的棉花来吸收SO₂，就体现了环保意识。浓H₂SO₄与金属反应时应注意三种情况：

(1)浓H₂SO₄常温下使Fe、Al发生钝化，体现了浓H₂SO₄的强氧化性。

(2)浓H₂SO₄与Zn反应先生成SO₂，随着反应进行，浓H₂SO₄变稀，稀H₂SO₄与过量的Zn反应生成H₂，计算时要注意电子守恒的应用。

(3)浓H₂SO₄与Cu反应之生成SO₂，随着反应进行，浓H₂SO₄变稀，Cu与稀H₂SO₄不反应，因此足量的Cu与浓H₂SO₄反应，产生的SO₂的物质的量要小于浓H₂SO₄的一半。

【例题3】(2011年海南高考)铜(Cu)是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO₄溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：

(1)CuSO₄可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_______；

(2)CuSO₄粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_______；

(3)SO₄^2－的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是_______；

(4)元素金(Au)处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为______；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为_____；该晶体中，原子之间的作用力是_____；

(5)上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF₂的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为______。

解析：本题各小题内容考查点相互的联系不大，仍属于“拼盘”式题。(3)硫酸根中心原子的价层电子对为：孤对电子数6－2×4＋2＝0，成键电子对数4，所以为正四面体结构，中心原子为sp³杂化；(4)Au电子排布或类比Cu，只是电子层多两层，由于是面心立方，晶胞n(Cu)=6×1/2＝3n(Au)=8×1/8＝1；(5)CaF₂结构如下图所示，所以氢原子在晶胞内有4个，可得储氢后的化学式为H₈AuCu₃

答案：(1)Cu＋2 H₂SO₄(浓)CuSO₄＋SO₂↑＋ 2H₂O；

(2)白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO₄·5 H₂O，显示水合铜离子特征蓝色；

(3)正四面体，sp³；(4)6s¹；(5)3:1；(4)金属键；(5)H₈AuCu₃

点拨：由于《物质结构与性质》模块近年才在在高考中出现，不可能出很难的题，且结构与性质之间的关系的紧密联系也不能体现过深，因而目前的高考来看，试题只能是拼盘式的。学习过程中有一定的难度，几个考点除配位外，基本在本题中都考到，与近几年的考题变化不大。