2026年中考化学一轮复习教学素材：纳米氧化亚铜的烧结法

【教学素材】 纳米氧化亚铜的烧结法 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】纳米氧化亚铜（Cu2O）又称红色氧化铜或一氧化二铜，是一种用途广泛的光电材料，在纳米尺度下具有独特的光学、电学和光电化学性质，广泛应用于催化、能源、材料等领域。需密封保存于干燥、阴凉‌的环境中，避免暴露在潮湿空气中，防止氧化变黑或受潮团聚。勿与氧化剂接触，包装内通常充惰气保护。 一、核心特性： （1）外观形态：通常呈现鲜红色或暗红色，在纳米尺度下可能表现为黄棕色粉末。 （2）溶解性：几乎不溶于水，但在酸性溶液中生成二价铜离子和铜单质。 （3）光电特性：能吸收可见光，具有优异的光电转换能力。 二、应用场景 （1）防污与防腐： ①船底防污漆：添加到涂料中可杀死低级海生动物，防止海洋生物附着，且纳米级产品渗出率更稳定 。 ②阻燃抑烟：作为PVC材料的阻燃剂，能像“防火墙”一样阻止火焰蔓延并减少烟雾产生。 （2）催化与环保： ①光催化剂：能在可见光下催化降解工业印染废水和含氮农药，弥补了部分半导体只能在紫外光下工作的缺陷。 ②有机合成：用于醇的氧化、醛的还原等化学反应的催化剂。 （3）着色与抗菌： ①着色剂：用于制造红色玻璃、陶瓷釉和搪瓷，着色均匀且用量少。 ②抗菌材料：添加到纺织纤维或塑料中，可破坏细菌细胞膜，赋予产品长效防霉杀菌功能 。 （4）电子与能源： ①太阳能电池：作为光吸收层材料，有助于提高光电转换效率 。 ②电子元件：用于制作整流器、气体传感器及导电剂 三、纳米氧化亚铜（Cu2O）的烧结法 一种以纯铜粉为原料，通过两步热处理工艺制备纳米级氧化亚铜的方法。该方法具有工艺简单、成本较低等优点，适用于光催化、传感器和高温超导材料等领域。 烧结法制备纳米氧化亚铜的工艺流程主要包括以下两个步骤： （1）反应①：灼烧氧化 ①反应条件：在氧气氛围中，500～600 °C下进行。 ②反应的化学方程式：2Cu＋O2 ( 500～600 °C )2CuO。 ③目的：将铜粉部分氧化为氧化铜（CuO）。 （2）反应②：密闭烧结还原 ①条件：在密闭容器中，800～900 °C下进行。 ②反应的化学方程式：Cu＋CuO ( 8 00～ 9 00 °C )Cu2O。 ③目的：通过CuO与未反应的Cu在高温下反应，生成目标产物纳米氧化亚铜（Cu2O）。由于反应在密闭容器中进行，无需额外通入氧气，避免了铜被进一步氧化为氧化铜，有利于Cu2O的生成,。 【情景创设】阅读下列科普短文，回答问题。 氧化亚铜是一种鲜红色粉末状固体，氧化亚铜是大型水面舰艇防护涂层的重要原料，可用于船底防污漆，防止海中生物对船舶设备的无损伤，在涂料、玻璃、陶瓷以及工业催化中具有广泛的用途，主要用于制造杀虫剂、分析试剂和红色玻璃等。 纳米氧化亚铜（Cu2O）固体是一种用途广泛的光电材料，有优越的光催化性能被应用于废水处理，同时是制备传感器和高温超导材料。烧结法制备纳米氧化亚铜是以纯铜粉为原料，工艺如图1： （1）Cu2O中铜、氧元素的质量比为 ；Cu2O中铜元素的化合价是 。 （2）反应①是在氧气中进行灼烧，其反应的化学方程式为 ，该反应的基本类型为 反应。 （3）反应②表示烧结法的反应原理：以氧化铜为原料，在密闭条件下进行烧结，反应的化学方程式为Cu＋CuO ( 8 00～ 9 00 °C )Cu2O。若要制备72g纳米氧化亚铜，理论上需要CuO的质量是多少？（写出计算过程）。 （4）氧化亚铜在潮湿空气中缓慢氧化为黑色氧化铜，干燥空气中相对稳定。因此保存氧化亚铜的正确方法是 。 （5）准确称取320g纯铜粉，置于充有氧气的密闭容器中加热。容器内物质恰好完全反应，得到纳米氧化亚铜。容器中固体质量如图2所示，请判断：温度为700℃时，固体中含有的物质是 。 （6）烧结法制备：以铜粉和氧化铜为原料，密闭高温煅烧后得氧化亚铜，反应的化学方程式为 ，该方法的缺点有 （一点即可）。 （7）氧化亚铜不溶于水，与稀硫酸反应生成蓝色溶液，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4＝Cu＋CuSO4＋R，根据质量守恒定律推断出R的化学式 。 参考答案 （1）8∶1（或128∶16）；＋1（2）2Cu＋O2 ( 500～600 °C )2CuO；化合；（3）40g；（4）需密封保存于干燥、阴凉的环境中（合理即可）；（5）CuO和Cu（或氧化铜和铜）； （6）Cu＋CuO ( 8 00～ 9 00 °C )Cu2O；高温煅烧能耗高，或密闭操作复杂等；（7）H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $