铜及其化合物知识清单2027届高三化学一轮复习

该高中化学高考复习知识清单系统梳理了铜及其化合物专题，涵盖铜元素概述、单质性质、氧化物、氢氧化物、重要盐类、冶炼方法及转化关系，构建了从元素结构到物质性质再到实际应用的完整知识体系。 清单采用分类对比和考频标注相结合的方式，如将铜化合物特征颜色制成表格对比，标注Cu²⁺水合离子蓝色等五星考点，培养学生科学思维。特设易错点辨析模块和典型例题解析，如辨析Cu与S反应产物为Cu₂S而非CuS，配有实验现象描述和工业应用实例，帮助学生精准突破难点，教师可据此优化复习策略，提升备考效率。

铜及其化合物 高中化学知识点系统讲解 一、铜元素概述 铜（Copper，元素符号 Cu）位于元素周期表第四周期第ⅠB族，属于过渡金属元素。原子序数为 29，相对原子质量 63.55（通常以 64 计算）。铜是人类最早发现和使用的金属之一（青铜时代），在自然界中主要以化合态（铜矿石）存在，少数以游离态（自然铜）存在。 铜原子结构特点：原子结构示意图为 +29 2 8 18 1，价层电子构型为 3d¹⁰4s¹。铜原子的特征在于：次外层 d 轨道全充满（3d¹⁰），最外层只有 1 个电子（4s¹）。这一特殊的电子构型决定了铜在化学反应中既可以失去 1 个电子生成 +1 价化合物（如 Cu₂O、CuCl），也可以失去 2 个电子生成 +2 价化合物（如 CuO、CuSO₄），其中 +2 价更为常见和稳定。 基本性质 具体内容 元素符号 Cu（拉丁文：Cuprum） 原子序数 29 相对原子质量 63.55（≈ 64） 周期表位置 第四周期 · 第ⅠB族 · ds 区 价电子构型 3d¹⁰ 4s¹ 常见化合价 +1（较少见）、+2（最常见、最稳定） 所属类别 过渡金属 / 有色金属 / 重金属 晶体类型 金属晶体（面心立方最密堆积） 📌 铜与同族的银（Ag）、金（Au）合称为"货币金属"或"铜族元素"。三者在金属活动性顺序表中均排在氢之后，化学性质相对稳定，但铜的活泼性在三者中最高。 金属活动性顺序中的位置：K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au 二、铜单质的物理性质 铜单质具有独特的紫红色金属光泽，是少数几种不呈银白色或灰色的金属之一（另一个著名例子是金）。纯铜又称"紫铜"或"红铜"。铜具有优良的导电性、导热性和延展性，是电力工业和电子工业中最重要的导电材料之一。 物理性质 具体描述 颜色 紫红色（特征色），有金属光泽 状态 常温下为固体 密度 8.96 g/cm³（属于重金属） 熔点 / 沸点 熔点 1083.4 °C，沸点 2567 °C 导电性 仅次于银，位居第二（约为银的 93%） 导热性 优良（广泛用于散热器件、热交换器） 延展性 极佳——1 g 纯铜可拉成约 2 km 长的细丝 硬度 较软（莫氏硬度 3.0），可与其它金属制成合金增强硬度 铜的重要合金：青铜（Cu-Sn 合金）——人类文明进入"青铜时代"的标志材料；黄铜（Cu-Zn 合金）——常用作管道、乐器、装饰件；白铜（Cu-Ni 合金）——耐腐蚀，用于造币（硬币）。 三、铜单质的化学性质 铜在金属活动性顺序表中排在氢之后，因此不能从非氧化性酸（如稀盐酸、稀 H₂SO₄）中置换出氢气。但铜可以与氧化性酸（如 HNO₃、浓 H₂SO₄）反应，也可以在加热条件下与 O₂、S、Cl₂ 等非金属单质直接化合。 3.1 与非金属单质的反应 ① 与氧气（O₂）的反应： 铜在干燥空气中常温下相对稳定。加热时，铜与氧气反应生成黑色的氧化铜。在潮湿空气中，铜表面会缓慢生成铜绿 [Cu₂(OH)₂CO₃]。 2Cu + O₂ ──加热→ 2CuO（黑色） 现象：紫红色铜丝（片）在加热条件下表面逐渐变为黑色。 ② 与硫（S）的反应： 2Cu + S ──加热→ Cu₂S（黑色） 现象：铜丝在硫蒸气中燃烧，生成黑色硫化亚铜。注意：此处铜显 +1 价（而非 +2 价），因为 S 的氧化性弱于 O₂ 和 Cl₂，只能将 Cu 氧化至 +1 价。 ③ 与氯气（Cl₂）的反应： Cu + Cl₂ ──点燃→ CuCl₂ 现象：铜丝在氯气中剧烈燃烧，产生大量棕黄色烟（CuCl₂ 固体微粒）。产物 CuCl₂ 溶于水后呈蓝绿色。注意此处铜显 +2 价，体现了 Cl₂ 的强氧化性。 📌 氧化性强弱对比规律：Cl₂ > O₂ > S。Cl₂ 能将 Cu 氧化至 +2 价（CuCl₂），O₂ 加热时也能将 Cu 氧化至 +2 价（CuO），而 S 只能将 Cu 氧化至 +1 价（Cu₂S）。这与"Cl₂ 和 Fe 反应生成 FeCl₃（+3 价）而 S 和 Fe 反应只能生成 FeS（+2 价）"的规律完全一致。 3.2 与酸的反应 铜与非氧化性酸（如稀盐酸、稀 H₂SO₄）不反应。但与氧化性酸能发生反应，这是铜化学性质中最具特征性的内容，也是高考实验题和推断题的高频考点。 ① 与稀硝酸（HNO₃）反应： 3Cu + 8HNO₃（稀） ──→ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O 现象：铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色（Cu²⁺ 的水合离子颜色），试管口有无色气体变为红棕色（NO 遇空气被 O₂ 氧化为红棕色 NO₂）。 ② 与浓硝酸（HNO₃）反应： Cu + 4HNO₃（浓） ──→ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O 现象：铜片剧烈反应并迅速溶解，溶液变蓝色，产生大量红棕色气体（NO₂）。该反应不需要加热即可剧烈进行。 ③ 与浓硫酸（H₂SO₄）反应： Cu + 2H₂SO₄（浓） ──加热→ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O 现象：铜片逐渐溶解，溶液变蓝色，产生无色有刺激性气味的气体（SO₂），该气体能使品红溶液褪色。注意：该反应必须在加热条件下才能进行，且必须使用浓硫酸。 ★ 核心对比——铜与三种氧化性酸的反应产物：稀 HNO₃ → NO（无色）；浓 HNO₃ → NO₂（红棕色）；浓 H₂SO₄（加热）→ SO₂（无色、刺激性气味、使品红褪色）。这三个反应的方程式、现象和产物差异是高考必考内容！ 3.3 与盐溶液的反应 ① 与硝酸银（AgNO₃）溶液反应： Cu + 2AgNO₃ ──→ Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓ 现象：铜片表面析出银白色海绵状银（银树反应），溶液由无色逐渐变为蓝色。 ② 与氯化铁（FeCl₃）溶液反应： Cu + 2FeCl₃ ──→ 2FeCl₂ + CuCl₂ 现象：铜片逐渐溶解，溶液由棕黄色（Fe³⁺）变为蓝绿色（Fe²⁺ + Cu²⁺ 混合色）。此反应用于电子工业中刻蚀铜制印刷电路板（PCB），是 STSE 考题中的热门素材。 3.4 铜在潮湿空气中的锈蚀 —— 铜绿的形成 铜在潮湿空气中长期放置，表面会生成一层绿色的碱式碳酸铜 [Cu₂(OH)₂CO₃]，俗称"铜绿"或"铜锈"。 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ ──→ Cu₂(OH)₂CO₃ 这是一个复杂的电化学腐蚀过程，涉及 Cu 的氧化以及空气中 O₂、H₂O、CO₂ 的共同参与。铜绿质地疏松，不能形成致密保护膜，因此铜器的腐蚀会持续进行（这与铝表面形成致密 Al₂O₃ 保护膜不同）。 四、铜的氧化物 4.1 氧化铜（CuO） 氧化铜（CuO）是铜最常见的氧化物，Cu 为 +2 价。 性质 描述及方程式 颜色、状态 黑色固体粉末，不溶于水 与酸反应 CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O（碱性氧化物通性） 与 CO / H₂ 反应 CuO + CO ──加热→ Cu + CO₂；CuO + H₂ ──加热→ Cu + H₂O 热稳定性 较稳定，但在高温（> 1000°C）下分解：4CuO → 2Cu₂O + O₂↑ 制备方法 2Cu + O₂ ──加热→ 2CuO；Cu(OH)₂ ──加热→ CuO + H₂O 用途 用作氧化剂、催化剂、陶瓷釉料着色剂 4.2 氧化亚铜（Cu₂O） 氧化亚铜（Cu₂O）中 Cu 为 +1 价，是一种红色固体，在特定条件下生成。 性质 描述及方程式 颜色、状态 红色（或砖红色）固体粉末，不溶于水 与酸反应（歧化） Cu₂O + H₂SO₄ → CuSO₄ + Cu↓ + H₂O（+1 价 Cu 在酸性条件下歧化） 制备 含醛基化合物（如葡萄糖）+ 新制 Cu(OH)₂ ──加热→ Cu₂O↓（红色沉淀） 重要用途 斐林反应（Fehling）检验醛基的特征试剂和指示物 📌 斐林反应是中学有机化学中的经典反应：CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH ──加热→ CH₃COONa + Cu₂O↓（红色）+ 3H₂O。砖红色沉淀 Cu₂O 的出现是检验醛基（−CHO）的特征现象。 五、氢氧化铜 Cu(OH)₂ 氢氧化铜是铜的一种重要化合物，既表现出碱的性质，又因 Cu²⁺ 的配位能力而具有特殊的化学行为。 5.1 物理性质与制备 Cu(OH)₂ 为淡蓝色（或浅蓝绿色）絮状沉淀，不溶于水。可由可溶性铜盐溶液与 NaOH 溶液反应制得： Cu²⁺ + 2OH⁻ ──→ Cu(OH)₂↓（淡蓝色絮状沉淀） 例如：CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ 5.2 化学性质 ① 热不稳定性 —— 受热分解： Cu(OH)₂ ──加热→ CuO + H₂O 现象：淡蓝色沉淀受热后变为黑色固体（CuO），同时有水生成。Cu(OH)₂ 的热稳定性较差，加热至约 80°C 即开始分解。 ② 与酸反应： Cu(OH)₂ + 2H⁺ ──→ Cu²⁺ + 2H₂O Cu(OH)₂ 属于弱碱，能与强酸发生中和反应。 ③ 溶于过量氨水 —— 生成深蓝色配合物： Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O ──→ [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH⁻ + 4H₂O 现象：淡蓝色 Cu(OH)₂ 沉淀溶于过量氨水，形成深蓝色溶液——这是 Cu²⁺ 的特征检验反应之一。产物 [Cu(NH₃)₄](OH)₂ 称为"铜氨溶液"或"施韦策试剂"，能溶解纤维素，曾用于人造丝的生产。 ④ 与多元醇反应： 新制的 Cu(OH)₂ 与甘油、葡萄糖等多元醇反应，生成绛蓝色配合物——利用此反应可以鉴别多元醇（邻二醇结构）的存在。 ★ 氢氧化铜的"两副面孔"：作为碱——与酸中和；作为 Cu²⁺ 载体——与 NH₃ 和多元醇形成有色配合物。这两个方向的反应都是考试中的常见考点。 六、铜的重要盐类 6.1 硫酸铜 CuSO₄ 及五水合硫酸铜 CuSO₄·5H₂O 硫酸铜是铜盐中最重要也是最常见的一种，其无水物和五水合物在性质上有显著差异，这一知识点在鉴别题和推断题中经常出现。 对比项目 无水 CuSO₄ 五水合硫酸铜 CuSO₄·5H₂O 颜色 白色粉末 蓝色晶体（俗称胆矾/蓝矾） 状态 固体粉末 三斜晶系晶体 相互转化 CuSO₄·5H₂O ──加热→ CuSO₄ + 5H₂O↑ CuSO₄ + 5H₂O → CuSO₄·5H₂O 检验水 白色 CuSO₄ 遇水变蓝——检验水的存在 受热失水变为白色——证明含水 用途 干燥剂（检验微量水）、工业原料 农药（波尔多液）、电镀、电池 📌 无水 CuSO₄ 是化学实验室中常用的"验水剂"——白色粉末遇水变为蓝色（生成 CuSO₄·5H₂O），这是检验有机物或气体中是否含有微量水的灵敏方法。但注意：CuSO₄ 只能检验水的存在，不能用作干燥剂（变色范围有限，干燥效率不如浓 H₂SO₄ 或 CaCl₂）。 波尔多液：CuSO₄ 溶液与石灰乳 [Ca(OH)₂] 混合制得，是一种广泛使用的含铜杀菌剂，用于防治葡萄、马铃薯等作物的真菌病害。其有效成分是碱式硫酸铜。 6.2 氯化铜 CuCl₂ CuCl₂ 是铜的另一种重要盐类，其水溶液的颜色随浓度和温度变化而改变，是一个有趣的化学现象。 性质 描述 颜色（固体） 棕黄色（无水 CuCl₂）或蓝绿色（二水合物 CuCl₂·2H₂O） 溶液颜色 浓度大时呈黄绿色或绿色；稀释后呈蓝色——因为 Cl⁻ 浓度影响配离子种类 与 Fe 反应 CuCl₂ + Fe → FeCl₂ + Cu↓（湿法炼铜原理） 电解 CuCl₂（溶液）──通电→ Cu（阴极）+ Cl₂↑（阳极） CuCl₂ 溶液的颜色变化源于配位平衡：[CuCl₄]²⁻（黄色）+ 4H₂O ⇌ [Cu(H₂O)₄]²⁺（蓝色）+ 4Cl⁻。浓溶液中 Cl⁻ 浓度大，平衡左移，溶液偏黄绿；稀释后 Cl⁻ 浓度减小，平衡右移，溶液偏蓝色。 6.3 硝酸铜 Cu(NO₃)₂ Cu(NO₃)₂ 是一种蓝色易溶于水的铜盐，通常以三水合物 Cu(NO₃)₂·3H₂O 形式存在。受热易分解：2Cu(NO₃)₂ ──加热→ 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑。由于 NO₃⁻ 的氧化性，Cu(NO₃)₂ 与还原性物质反应时可表现出氧化性。 6.4 碱式碳酸铜 Cu₂(OH)₂CO₃ 俗称铜绿，是铜在潮湿空气中锈蚀的产物。受热易分解：Cu₂(OH)₂CO₃ ──加热→ 2CuO + CO₂↑ + H₂O。与酸反应：Cu₂(OH)₂CO₃ + 4H⁺ → 2Cu²⁺ + CO₂↑ + 3H₂O。 七、铜的冶炼 铜的冶炼是中学化学联系生产实际的重要内容，从古至今主要有以下三种方法。 7.1 火法炼铜（高温冶金） 适用于高品位的硫化铜矿（如黄铜矿 CuFeS₂）。核心步骤： （1）焙烧——将部分硫化物转化为氧化物； （2）冰铜熔炼——在反射炉中高温熔炼，FeS 被氧化为 FeO（进入炉渣），Cu₂S 富集形成"冰铜"； （3）吹炼——将冰铜转入转炉中鼓入空气：2Cu₂S + 3O₂ → 2Cu₂O + 2SO₂，随后 Cu₂S + 2Cu₂O → 6Cu + SO₂↑，得到粗铜（含 Cu 约 98%~99%）。 7.2 湿法炼铜（胆铜法） 利用铁与铜盐溶液的置换反应从低品位铜矿或矿山废水中提取铜。中国在宋代就已经大规模使用此法（"胆水浸铜"）。 Fe + CuSO₄ ──→ FeSO₄ + Cu↓ Fe + Cu²⁺ ──→ Fe²⁺ + Cu↓ 具体流程：用稀 H₂SO₄ 浸取含铜矿石中的铜（使其转化为 CuSO₄ 溶液），再加入废铁屑置换出铜单质。此法成本低廉、设备简单，适合处理低品位的氧化铜矿和废弃铜矿渣。 7.3 电解精炼 火法炼铜得到的粗铜（含 Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等杂质）需要通过电解精炼获得纯度高达 99.95%~99.99% 的精铜（电解铜）。电解精炼是电解原理在工业生产中的重要应用： 电解要素 说明 阳极（粗铜） Cu − 2e⁻ → Cu²⁺（粗铜溶解）；比 Cu 活泼的 Zn、Fe 等也同时溶解 阴极（纯铜片） Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu↓（纯铜在阴极析出） 电解质溶液 CuSO₄ + H₂SO₄ 混合溶液 阳极泥 不如 Cu 活泼的 Ag、Au、Pt 等在阳极不溶解，以"阳极泥"形式沉积 阳极泥价值 阳极泥是提炼金（Au）、银（Ag）等贵金属的重要原料 📌 电解精炼的核心：阳极的粗铜失去电子生成 Cu²⁺ 进入溶液，阴极附近的 Cu²⁺ 得到电子在其表面还原析出为高纯铜。阳极中的杂质——比 Cu 活泼的（Zn、Fe 等）也溶解进入溶液但不会在阴极优先放电（因 Zn²⁺/Zn 放电电位更低）；比 Cu 不活泼的（Ag、Au 等）不溶解，直接沉入阳极泥。"阳极泥"概念是高考电解原理题的重点。 八、铜及其化合物的转化关系 以化合价为主线，系统梳理铜元素各物质之间的转化关系。Cu 的主要化合价为 0（单质）、+1（Cu₂O、Cu₂S、CuCl）、+2（CuO、Cu(OH)₂、铜盐），其中 +2 价最稳定、最常见。 转化 化学方程式 条件 / 说明 Cu → CuO 2Cu + O₂ ──加热→ 2CuO 铜丝在空气中加热变黑 Cu → CuCl₂ Cu + Cl₂ ──点燃→ CuCl₂ 棕黄色烟 Cu → Cu(NO₃)₂ Cu + 4HNO₃(浓) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O 常温即可反应 Cu → CuSO₄ Cu + 2H₂SO₄(浓) ──加热→ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O 需要加热 CuO → Cu CuO + H₂ ──加热→ Cu + H₂O 氢气还原 CuO → CuSO₄ CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O 碱性氧化物溶于酸 CuSO₄ → Cu(OH)₂ CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄ 淡蓝色絮状沉淀 Cu(OH)₂ → CuO Cu(OH)₂ ──加热→ CuO + H₂O 受热分解（~80°C） Cu(OH)₂ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH⁻ + 4H₂O 深蓝色溶液 CuSO₄ → Cu Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓ 湿法炼铜 Cu → Cu₂O 含醛基化合物 + 新制 Cu(OH)₂ ──加热→ Cu₂O↓ 斐林反应 Cu₂(OH)₂CO₃ → CuO Cu₂(OH)₂CO₃ ──加热→ 2CuO + CO₂↑ + H₂O 铜绿受热分解 Cu(NO₃)₂ → CuO 2Cu(NO₃)₂ ──加热→ 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑ 硝酸盐热分解 关键规律总结：（1）Cu⁺ → Cu²⁺ 的转化通常在酸性条件下通过歧化实现：Cu₂O + 2H⁺ → Cu²⁺ + Cu↓ + H₂O；（2）Cu²⁺ → Cu⁺ 的转化需要还原性环境或特定反应条件（如斐林反应）；（3）Cu²⁺ → Cu 的转化通常通过置换反应（如 Fe + Cu²⁺）或电解实现。大多数 Cu²⁺ 化合物受热分解最终均生成 CuO（黑色）。 九、重点化学方程式汇总 9.1 化学方程式（18 条核心） 2Cu + O₂ ──加热→ 2CuO Cu + Cl₂ ──点燃→ CuCl₂ 2Cu + S ──加热→ Cu₂S 3Cu + 8HNO₃(稀) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O Cu + 4HNO₃(浓) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O Cu + 2H₂SO₄(浓) ──加热→ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓ Cu + 2FeCl₃ → 2FeCl₂ + CuCl₂ 2Cu + O₂ + H₂O + CO₂ → Cu₂(OH)₂CO₃ CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O CuO + CO ──加热→ Cu + CO₂ Cu(OH)₂ ──加热→ CuO + H₂O Cu(OH)₂ + 4NH₃·H₂O → [Cu(NH₃)₄](OH)₂ + 4H₂O Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu CuSO₄·5H₂O ──加热→ CuSO₄ + 5H₂O↑ Cu₂(OH)₂CO₃ ──加热→ 2CuO + CO₂↑ + H₂O 2Cu(NO₃)₂ ──加热→ 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑ CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ + NaOH ──加热→ CH₃COONa + Cu₂O↓ + 3H₂O 9.2 离子方程式（10 条核心） 3Cu + 8H⁺ + 2NO₃⁻ → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O Cu + 4H⁺ + 2NO₃⁻ → Cu²⁺ + 2NO₂↑ + 2H₂O Cu + 2Ag⁺ → Cu²⁺ + 2Ag↓ Cu + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + Cu²⁺ CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O Cu(OH)₂ + 2H⁺ → Cu²⁺ + 2H₂O Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ Cu₂O + 2H⁺ → Cu²⁺ + Cu↓ + H₂O Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu↓ Cu₂(OH)₂CO₃ + 4H⁺ → 2Cu²⁺ + CO₂↑ + 3H₂O 十、铜及其化合物的特征颜色汇总 铜的化合物具有丰富的颜色变化，是物质鉴别和推断题中的重要突破口。以下将全部涉及颜色的知识点系统汇总： 物质 化学式 颜色 / 状态 备注 铜（紫铜） Cu 紫红色金属光泽固体 纯铜颜色，区别于大多数金属的银白色 氧化铜 CuO 黑色固体粉末 铜在空气中加热生成 氧化亚铜 Cu₂O 红色（砖红色）固体 斐林反应特征产物 硫化亚铜 Cu₂S 黑色固体 铜与硫反应产物（+1价铜） 硫酸铜（无水） CuSO₄ 白色粉末 遇水变蓝——验水剂 五水合硫酸铜 CuSO₄·5H₂O 蓝色晶体 俗称胆矾、蓝矾 硝酸铜 Cu(NO₃)₂ 蓝色晶体（水合物） 极易潮解 氯化铜（无水） CuCl₂ 棕黄色固体 共价性较强 氯化铜溶液 CuCl₂(aq) 浓→黄绿，稀→蓝 配位平衡导致颜色变化 氢氧化铜 Cu(OH)₂ 淡蓝色絮状沉淀 新制的不稳定沉淀 碱式碳酸铜 Cu₂(OH)₂CO₃ 绿色固体 俗称铜绿/铜锈 铜氨络离子 [Cu(NH₃)₄]²⁺ 深蓝色溶液 Cu²⁺ 特征检验反应 Cu²⁺ 水合离子 [Cu(H₂O)₄]²⁺ 蓝色溶液 大多数 Cu²⁺ 盐溶液的颜色来源 氧化铜（纳米） CuO 棕黑色（随粒径变化） 纳米材料考题中偶有涉及 📌 记忆技巧：铜的化合物颜色可以按化合价分类记忆——Cu⁰（单质）紫红色 → Cu⁺（+1价）红色（Cu₂O 砖红）→ Cu²⁺（+2价）以蓝色系为主（溶液蓝色、Cu(OH)₂ 淡蓝、CuSO₄·5H₂O 蓝晶），黑色 CuO 是特例需单独记忆。 十一、常见易错点辨析 易错点 正确理解 错误认识 Cu 与稀 H₂SO₄ 不反应（Cu 排在 H 之后） 认为能反应生成 H₂ Cu 与浓 H₂SO₄ 需加热才反应，产物 SO₂ 认为常温即反应；产物写成 H₂ Cu + HNO₃(稀) 产物 生成 NO（无色气体） 写成 NO₂ Cu + HNO₃(浓) 产物 生成 NO₂（红棕色气体） 写成 NO Cu + S 产物 生成 Cu₂S（Cu 为 +1 价） 写成 CuS（Cu 为 +2 价） Cu + Cl₂ 产物 生成 CuCl₂（Cu 为 +2 价） 写成 CuCl（Cu 为 +1 价） CuO 的颜色 黑色 写成红色或蓝色 Cu₂O 与酸反应 歧化：Cu₂O + 2H⁺ → Cu²⁺ + Cu + H₂O 认为只发生中和反应 无水 CuSO₄ 颜色 白色 写成蓝色（混淆了五水合物） Cu(OH)₂ 溶于氨水 生成深蓝色 [Cu(NH₃)₄]²⁺ 认为 Cu(OH)₂ 不溶于氨水 电解精炼阳极泥 含 Ag、Au 等不活泼金属 认为阳极泥是无价值的废渣 铜绿成分 Cu₂(OH)₂CO₃（碱式碳酸铜） 写成 CuCO₃ 或 CuO 十二、典型例题与解析 例题 1（铜与硝酸反应的计算） 【题目】将 3.84 g 铜粉与一定量浓硝酸反应，铜全部溶解后，共收集到标准状况下气体 2.24 L（不考虑 NO₂ 二聚为 N₂O₄）。求反应中消耗 HNO₃ 的物质的量。 【答案】0.22 mol 【解析】铜的物质的量：n(Cu) = 3.84 g ÷ 64 g·mol⁻¹ = 0.06 mol。气体的物质的量：n(气) = 2.24 L ÷ 22.4 L·mol⁻¹ = 0.10 mol。利用氮原子守恒法：消耗的 HNO₃ 中的 N 原子一部分以 NO 和 NO₂ 形式逸出（0.10 mol），另一部分以 NO₃⁻ 形式与 Cu²⁺ 结合留在溶液中——由 Cu(NO₃)₂ 组成可知，n(Cu²⁺) : n(NO₃⁻) = 1 : 2，故与 Cu²⁺ 结合的 NO₃⁻ 为 0.06 × 2 = 0.12 mol。总计消耗 HNO₃：n(HNO₃) = n(气体中的 N) + n(溶液中的 NO₃⁻) = 0.10 + 0.12 = 0.22 mol。此法避免了判断气体中 NO 和 NO₂ 各占多少的复杂步骤，直接利用氮原子守恒快速求解。 例题 2（铜的电解精炼） 【题目】下列关于铜的电解精炼的说法中，正确的是（　） A. 电解精炼时，阳极材料是纯铜，阴极材料是粗铜 B. 电解过程中，电解质溶液中 Cu²⁺ 的浓度保持不变 C. 阳极泥中可以回收金、银等贵金属 D. 电解精炼属于化学变化，粗铜发生了还原反应 【答案】C 【解析】A 错——阳极应为粗铜（需溶解精炼），阴极为纯铜片（接受析出的纯铜）。B 错——因阳极中比 Cu 活泼的 Zn、Fe 等杂质也溶解为 Zn²⁺、Fe²⁺，而阴极只有 Cu²⁺ 放电，故溶液中 Cu²⁺ 浓度会略微减小而杂质离子浓度会逐渐增大。C 正确——阳极中比 Cu 不活泼的 Ag、Au 等不溶解，沉积为阳极泥，是提炼贵金属的重要原料。D 错——粗铜在阳极发生的是氧化反应（Cu − 2e⁻ → Cu²⁺），而非还原反应。 例题 3（物质鉴别） 【题目】下列各组物质中，只用一种试剂就能鉴别的是（　） A. Na₂SO₄、CuSO₄、Fe₂(SO₄)₃ 三种溶液 B. CuO、Fe₃O₄、MnO₂ 三种黑色粉末 C. Cu、Fe、Zn 三种金属单质 D. Cu(OH)₂、Mg(OH)₂、Al(OH)₃ 三种沉淀 【答案】A 【解析】A 正确——只用 NaOH 溶液即可鉴别：Na₂SO₄ 无现象，CuSO₄ 产生淡蓝色 Cu(OH)₂↓，Fe₂(SO₄)₃ 产生红褐色 Fe(OH)₃↓。B——三种均为黑色粉末，颜色相近难以区分（需用浓盐酸：CuO 溶为蓝绿色溶液、Fe₃O₄ 溶为黄褐色溶液、MnO₂ 与浓盐酸加热产生黄绿色 Cl₂）。C——颜色不同可直接区分（Cu 紫红色、Fe 银白色、Zn 银白色），需加酸进一步区分 Fe 和 Zn。D——溶于过量 NaOH 可用于鉴别 Al(OH)₃（两性），但 Cu(OH)₂ 与 Mg(OH)₂ 需加氨水：Cu(OH)₂ 溶解生成深蓝色溶液，Mg(OH)₂ 不溶。 例题 4（实验推断） 【题目】某蓝色晶体 A 溶于水得蓝色溶液。取少量 A 的溶液，加入 NaOH 溶液产生淡蓝色沉淀 B。将 B 加热，变为黑色固体 C。另取 A 的溶液，加入 BaCl₂ 溶液产生不溶于稀 HNO₃ 的白色沉淀 D。推断 A、B、C、D 各是什么物质，并写出相关的化学方程式。 【答案】A：CuSO₄·5H₂O（胆矾）；B：Cu(OH)₂；C：CuO；D：BaSO₄。 【解析】"蓝色晶体→蓝色溶液"和最关键的"加 BaCl₂ 生成不溶于稀 HNO₃ 的白色沉淀"指向 A 为 CuSO₄·5H₂O（Cu²⁺ 呈蓝色、SO₄²⁻ 与 Ba²⁺ 生成 BaSO₄↓）。相关方程式：（1）CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄（生成淡蓝色沉淀 B）；（2）Cu(OH)₂ ──加热→ CuO + H₂O（B 受热分解为黑色 C）；（3）CuSO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + CuCl₂（白色沉淀 D 不溶于稀 HNO₃，确证为 BaSO₄）。本题综合考查了铜盐的颜色、Cu(OH)₂ 的生成与分解、SO₄²⁻ 的检验，是一道典型的元素化合物推断题。 例题 5（STSE 应用题） 【题目】印刷电路板（PCB）的刻蚀液通常使用 FeCl₃ 溶液。用过的刻蚀液中含有大量 Cu²⁺ 和 Fe²⁺，可经过处理回收铜和再生 FeCl₃。请回答： （1）写出 FeCl₃ 溶液刻蚀铜板的化学方程式。 （2）如何从废刻蚀液中回收铜？写出相关反应的离子方程式。 （3）如何将回收铜后的含 Fe²⁺ 溶液再生为 FeCl₃ 刻蚀液？ 【答案】 （1）2FeCl₃ + Cu → 2FeCl₂ + CuCl₂（离子方程式：2Fe³⁺ + Cu → 2Fe²⁺ + Cu²⁺） （2）向废液中加入过量铁粉：Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu↓，过滤得到铜和铁的混合物，再用稀盐酸溶解多余的铁，过滤、洗涤、干燥得到铜。 （3）向含 Fe²⁺ 的溶液中通入 Cl₂：2Fe²⁺ + Cl₂ → 2Fe³⁺ + 2Cl⁻，即可将 FeCl₂ 氧化再生为 FeCl₃ 刻蚀液。 【解析】此题将铜、铁的化学性质与工业生产实际有机结合，体现了 STSE（科学·技术·社会·环境）的命题方向。核心知识点：Fe³⁺ 的氧化性（能氧化 Cu）、置换法回收铜、Cl₂ 氧化 Fe²⁺ 再生刻蚀液，三者形成一个完整的资源循环利用链条。 —— 全文完 —— 学习建议：本章是高中元素化合物知识中过渡金属元素的代表性章节。建议同学们： （1）以化合价（0、+1、+2）为主线，以 Cu²⁺ 为核心，系统梳理各物质之间的转化关系和条件。 （2）重点关注 Cu 与 HNO₃、浓 H₂SO₄ 的反应，理解"铜不与非氧化性酸反应但能与氧化性酸反应"的本质原因。 （3）掌握铜化合物的特征颜色——这是物质鉴别题和推断题的关键突破口（紫红→蓝→黑→砖红→绿）。 （4）理解电解精炼铜的原理及"阳极泥"概念——这是电化学知识在工业生产中的重要应用。 （5）熟记 Fe³⁺ + Cu、Fe + Cu²⁺ 两个重要反应，它们是工业 PCB 刻蚀和湿法炼铜的核心原理，也是 STSE 命题的热点。 （6）将铜与铁、铝等金属进行横向对比，建立完整的金属元素化学知识体系。 学科网（北京）股份有限公司 $