“铜及其化合物”知识挖掘

张鑫

在现行中学化学教材中，尽管铜及其化合物的知识讲述得较少且比较分散，但在近几年高考试题中经常出现考查铜及其化合物知识的题目。

一、单质铜的性质

对于单质铜的物理性质，要重点掌握铜的颜色、状态、导电性和焰色反应等。对于铜的化学性质，要重点掌握铜与非金属单质（O2、Cl2、S等）、氧化性酸及盐溶液（AgNO3溶液、铁盐溶液）的反应，应明确反应原理，熟记反应条件、所得产物和反应现象。

例1 下列有关铜的化学性质的叙述正确的是（  ）。

A.铜丝在Cl2中燃烧产生白烟，生成CuCl2

B.铜与浓硫酸、稀硝酸和浓硝酸的反应均属于置换反应

C.铜在硫蒸气中加热生成黑色的硫化亚铜

D.铜与氯化铁溶液反应生成Fe和CuCl2

分析与解答 铜丝在Cl2中燃烧产生棕黄色烟，A项错误;在铜与浓硫酸、稀硝酸和浓硝酸的反应中，均没有单质生成，均不属于置换反应，B项错误;硫的氧化性较弱，铜在硫蒸气中加热生成黑色的硫化亚铜，C项正确;铜不能置换出FeCl3中的铁，铜与氯化铁溶液反应生成FeCl2和CuCl2，D项错误。故答案为C项。

二、铜的化合物的性质

铜的化合物主要包括铜的氧化物（CuO、Cu2O）、铜的氢氧化物＼[Cu（OH）2＼]和铜盐＼[CuCl2、CuSO4、Cu（NO3）2＼]。对于铜的各种化合物的物理性质，要重点掌握颜色、状态、溶解性等。对于铜的各种化合物的化学性质，要重点掌握氧化性、与酸（或碱）的反应及热稳定性;要明确Cu2O具有歧化性：

Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O

还具有还原性（能被氧化性酸氧化生成相应的铜盐），铜盐具有水解性、沉淀性和络合性。

例2 下列有关铜的化合物的叙述不正确的是（  ）。

A.CuO、Cu2O和Cu（OH）2均难溶于水，CuCl2、CuSO4和Cu（NO3）2均易溶于水

B.在一定条件下，CuO和Cu（OH）2均能够发生分解反应

C.Cu2O分别与稀硫酸和浓硫酸的反应均属氧化还原反应

D.在CuSO4溶液中加入Ba（OH）2溶液，只生成BaSO4白色沉淀

分析与解答 CuO、Cu2O和Cu（OH）2均难溶于水，CuCl2、CuSO4和Cu（NO3）2均易溶于水，A项正确;CuO在高温条件下分解生成Cu2O和O2，Cu（OH）2受热分解生成CuO和H2O，B项正确;Cu2O与稀硫酸的反应为：

Cu2O+H2SO4（稀）CuSO4+Cu+H2O

Cu2O与浓硫酸的反应为：

Cu2O+3H2SO4（浓）

2CuSO4+SO2↑+3H2O

这两个反应均属于氧化还原反应，C项正确;

CuSO4溶液与Ba（OH）2溶液反应生成Cu（OH）2蓝色沉淀和BaSO4白色沉淀，D项不正确。因此答案为D项。

例3 下列有关铜的化合物性质的叙述正确的是（  ）。

A.可用氨水检验CuSO4溶液中的Cu2+

B.CuSO4转化为CuSO4·5H2O是物理变化，Cu2O溶于稀硝酸中可生成Cu+

C.CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu（OH）2

D.在一定条件下，新制Cu（OH）2悬浊液能够与乙醛反应但不能与乙酸反应

分析与解答 在CuSO4溶液中滴加氨水，Cu2+能够与NH3·H2O反应生成Cu（OH）2蓝色沉淀，当氨水过量时，Cu（OH）2溶于过量的氨水形成蓝色溶液，则可用氨水检验CuSO4溶液中的Cu2+，A项正确。CuSO4转化为CuSO4·5H2O生成了新的物质，属于化学变化;稀硝酸能够将Cu+氧化为Cu2+，则Cu2O溶于稀硝酸中可生成Cu2+，B项错误。CuO不溶于水，不能与水反应，C项错误。在加热条件下，新制Cu（OH）2悬浊液能够与乙醛反應;在常温下，新制Cu（OH）2悬浊液就能够与乙酸发生中和反应，D项错误。因此答案为A项。

三、铜及其化合物的推断

铜及其化合物的推断，实质是考查铜及其化合物的性质与转化关系。其解题关键有两点：一是要掌握铜及其化合物的性质和转化关系;二是要抓住题给特征信息（特征反应、特征现象、特征关系等），找出突破口。

例4 A～E有如图1所示的转化关系，已知：A为具有刺激性气味的气体，化学家哈伯因合成A荣获1918年的诺贝尔化学奖，B为黑色氧化物，C为紫红色金属单质，D为空气的主要成分之一，F为蓝色沉淀（部分反应的产物未列出）。

请回答下列问题：

（1）写出有关物质的化学式：B：_______，C：_______，E：_______，F：_______，G：_______。

（2）反应①的化学方程式为：_______。

（3）反应②的离子方程式为：_______;反应③的离子方程式为：_______。

（4）反应⑤属于四种基本反应类型中的_______反应。

分析与解答 因A为具有刺激性气味的气体，化学家哈伯因合成A荣获1918年的诺贝尔化学奖，则A为NH3;因C为紫红色金属单质，则C为Cu;因B为黑色氧化物，D为空气的主要成分之一，由反应①的转化关系可知，B为CuO，D为N2;因F为蓝色沉淀，则F为Cu（OH）2;从而可知，E为Cu（NO3）2，G为CuCl2。

（1）由上述分析可知，B、C、E、F、G的化学式分别为CuO、Cu、Cu（NO3）2、Cu（OH）2、CuCl2。

（2）反应①是在加热条件下NH3与CuO反应生成Cu和N2，其化学方程式为：

2NH3+3CuO△3Cu+N2+3H2O

（3）反应②是Cu与稀HNO3反应生成

Cu（NO3）2、NO和H2O，其离子方程式为：3Cu+8H++2NO-33Cu2++2NO↑+4H2O

反应③是Cu（NO3）2和少量氨水反应生成Cu（OH）2沉淀和NH4 NO3，其离子方程式为：

Cu2++2NH3·H2OCu（OH）2↓+2NH+4

（4）反应⑤是CuCl2与Fe反应生成Cu和FeCl2，根据置换反应的概念可知该反应属于四种基本反应类型中的置换反应。

因此答案为：

（1）CuO，Cu，Cu（NO3）2，Cu（OH）2，CuCl2

（2）2NH3+3CuO△3Cu+N2+3H2O

（3）3Cu+8H++2NO-3

3Cu2++2NO↑+4H2O

Cu2++2NH3·H2OCu（OH）2↓+2NH+4

（4）置换

四、铜及其化合物的有关计算

此类试题实质是从定量的角度考查铜及其化合物的性质。掌握有关铜及其化合物的性质，弄清反应原理，抓住反应的本质，明确有关物质间量的关系是解题的关键。同时，要注重关系式法、守恒法、极端假设法等技巧性方法的应用。

例5 （2003年高考上海化学卷）硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料。19.2 g纯铜粉理论上可制得纯净硝酸铜晶体的质量为（  ）。

A.28.2 g B.56.4 g C.64.2 g D.72.6 g

解析 设硝酸铜晶体的化学式为Cu（NO3）2·xH2O。根据铜原子守恒得关系式“Cu～Cu（NO3）2～Cu（NO3）2·xH2O”，则n＼[Cu（NO3）2·xH2O＼]=n＼[Cu（NO3）2＼]=n（Cu）=19.2g ÷64g·mol-1=0.3 mol。当x=0时，m＼[Cu（NO3）2＼]=0.3 mol×188 g·mol-1=56.4 g;当x=1时，m＼[Cu（NO3）2·H2O＼]=0.3 mol×206 g·mol-1=61.8 g;当x=2时，m＼[Cu（NO3）2·2H2O＼]=

0.3 mol×224 g·mol-1=67.2 g;當x=3时，m＼[Cu（NO3）2·3H2O＼]=

0.3 mol×242 g·mol-1=72.6 g。因此答案为B、D项。

（收稿日期：2021-08-02）