“銅及其化合物”知識挖掘

張鑫

在現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中，盡管銅及其化合物的知識講述得較少且比較分散，但在近幾年高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)考查銅及其化合物知識的題目。

一、單質(zhì)銅的性質(zhì)

對于單質(zhì)銅的物理性質(zhì)，要重點(diǎn)掌握銅的顏色、狀態(tài)、導(dǎo)電性和焰色反應(yīng)等。對于銅的化學(xué)性質(zhì)，要重點(diǎn)掌握銅與非金屬單質(zhì)（O2、Cl2、S等）、氧化性酸及鹽溶液（AgNO3溶液、鐵鹽溶液）的反應(yīng)，應(yīng)明確反應(yīng)原理，熟記反應(yīng)條件、所得產(chǎn)物和反應(yīng)現(xiàn)象。

例1 下列有關(guān)銅的化學(xué)性質(zhì)的敘述正確的是（? ）。

A.銅絲在Cl2中燃燒產(chǎn)生白煙，生成CuCl2

B.銅與濃硫酸、稀硝酸和濃硝酸的反應(yīng)均屬于置換反應(yīng)

C.銅在硫蒸氣中加熱生成黑色的硫化亞銅

D.銅與氯化鐵溶液反應(yīng)生成Fe和CuCl2

分析與解答 銅絲在Cl2中燃燒產(chǎn)生棕黃色煙，A項(xiàng)錯(cuò)誤;在銅與濃硫酸、稀硝酸和濃硝酸的反應(yīng)中，均沒有單質(zhì)生成，均不屬于置換反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤;硫的氧化性較弱，銅在硫蒸氣中加熱生成黑色的硫化亞銅，C項(xiàng)正確;銅不能置換出FeCl3中的鐵，銅與氯化鐵溶液反應(yīng)生成FeCl2和CuCl2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故答案為C項(xiàng)。

二、銅的化合物的性質(zhì)

銅的化合物主要包括銅的氧化物（CuO、Cu2O）、銅的氫氧化物＼[Cu（OH）2＼]和銅鹽＼[CuCl2、CuSO4、Cu（NO3）2＼]。對于銅的各種化合物的物理性質(zhì)，要重點(diǎn)掌握顏色、狀態(tài)、溶解性等。對于銅的各種化合物的化學(xué)性質(zhì)，要重點(diǎn)掌握氧化性、與酸（或堿）的反應(yīng)及熱穩(wěn)定性;要明確Cu2O具有歧化性：

Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O

還具有還原性（能被氧化性酸氧化生成相應(yīng)的銅鹽），銅鹽具有水解性、沉淀性和絡(luò)合性。

例2 下列有關(guān)銅的化合物的敘述不正確的是（? ）。

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

B.在一定條件下，CuO和Cu（OH）2均能夠發(fā)生分解反應(yīng)

C.Cu2O分別與稀硫酸和濃硫酸的反應(yīng)均屬氧化還原反應(yīng)

D.在CuSO4溶液中加入Ba（OH）2溶液，只生成BaSO4白色沉淀

分析與解答 CuO、Cu2O和Cu（OH）2均難溶于水，CuCl2、CuSO4和Cu（NO3）2均易溶于水，A項(xiàng)正確;CuO在高溫條件下分解生成Cu2O和O2，Cu（OH）2受熱分解生成CuO和H2O，B項(xiàng)正確;Cu2O與稀硫酸的反應(yīng)為：

Cu2O+H2SO4（?。〤uSO4+Cu+H2O

Cu2O與濃硫酸的反應(yīng)為：

Cu2O+3H2SO4（濃）

2CuSO4+SO2↑+3H2O

這兩個(gè)反應(yīng)均屬于氧化還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確;

CuSO4溶液與Ba（OH）2溶液反應(yīng)生成Cu（OH）2藍(lán)色沉淀和BaSO4白色沉淀，D項(xiàng)不正確。因此答案為D項(xiàng)。

例3 下列有關(guān)銅的化合物性質(zhì)的敘述正確的是（? ）。

A.可用氨水檢驗(yàn)CuSO4溶液中的Cu2+

B.CuSO4轉(zhuǎn)化為CuSO4·5H2O是物理變化，Cu2O溶于稀硝酸中可生成Cu+

C.CuO是黑色固體，與水反應(yīng)可生成Cu（OH）2

D.在一定條件下，新制Cu（OH）2懸濁液能夠與乙醛反應(yīng)但不能與乙酸反應(yīng)

分析與解答 在CuSO4溶液中滴加氨水，Cu2+能夠與NH3·H2O反應(yīng)生成Cu（OH）2藍(lán)色沉淀，當(dāng)氨水過量時(shí)，Cu（OH）2溶于過量的氨水形成藍(lán)色溶液，則可用氨水檢驗(yàn)CuSO4溶液中的Cu2+，A項(xiàng)正確。CuSO4轉(zhuǎn)化為CuSO4·5H2O生成了新的物質(zhì)，屬于化學(xué)變化;稀硝酸能夠?qū)u+氧化為Cu2+，則Cu2O溶于稀硝酸中可生成Cu2+，B項(xiàng)錯(cuò)誤。CuO不溶于水，不能與水反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。在加熱條件下，新制Cu（OH）2懸濁液能夠與乙醛反應(yīng);在常溫下，新制Cu（OH）2懸濁液就能夠與乙酸發(fā)生中和反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。因此答案為A項(xiàng)。

三、銅及其化合物的推斷

銅及其化合物的推斷，實(shí)質(zhì)是考查銅及其化合物的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化關(guān)系。其解題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是要掌握銅及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系;二是要抓住題給特征信息（特征反應(yīng)、特征現(xiàn)象、特征關(guān)系等），找出突破口。

例4 A～E有如圖1所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系，已知：A為具有刺激性氣味的氣體，化學(xué)家哈伯因合成A榮獲1918年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，B為黑色氧化物，C為紫紅色金屬單質(zhì)，D為空氣的主要成分之一，F(xiàn)為藍(lán)色沉淀（部分反應(yīng)的產(chǎn)物未列出）。

請回答下列問題：

（1）寫出有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式：B：_______，C：_______，E：_______，F(xiàn)：_______，G：_______。

（2）反應(yīng)①的化學(xué)方程式為：_______。

（3）反應(yīng)②的離子方程式為：_______;反應(yīng)③的離子方程式為：_______。

（4）反應(yīng)⑤屬于四種基本反應(yīng)類型中的_______反應(yīng)。

分析與解答 因A為具有刺激性氣味的氣體，化學(xué)家哈伯因合成A榮獲1918年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，則A為NH3;因C為紫紅色金屬單質(zhì)，則C為Cu;因B為黑色氧化物，D為空氣的主要成分之一，由反應(yīng)①的轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，B為CuO，D為N2;因F為藍(lán)色沉淀，則F為Cu（OH）2;從而可知，E為Cu（NO3）2，G為CuCl2。

（1）由上述分析可知，B、C、E、F、G的化學(xué)式分別為CuO、Cu、Cu（NO3）2、Cu（OH）2、CuCl2。

（2）反應(yīng)①是在加熱條件下NH3與CuO反應(yīng)生成Cu和N2，其化學(xué)方程式為：

2NH3+3CuO△3Cu+N2+3H2O

（3）反應(yīng)②是Cu與稀HNO3反應(yīng)生成

Cu（NO3）2、NO和H2O，其離子方程式為：3Cu+8H++2NO-33Cu2++2NO↑+4H2O

反應(yīng)③是Cu（NO3）2和少量氨水反應(yīng)生成Cu（OH）2沉淀和NH4 NO3，其離子方程式為：

Cu2++2NH3·H2OCu（OH）2↓+2NH+4

（4）反應(yīng)⑤是CuCl2與Fe反應(yīng)生成Cu和FeCl2，根據(jù)置換反應(yīng)的概念可知該反應(yīng)屬于四種基本反應(yīng)類型中的置換反應(yīng)。

因此答案為：

（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）置換

四、銅及其化合物的有關(guān)計(jì)算

此類試題實(shí)質(zhì)是從定量的角度考查銅及其化合物的性質(zhì)。掌握有關(guān)銅及其化合物的性質(zhì)，弄清反應(yīng)原理，抓住反應(yīng)的本質(zhì)，明確有關(guān)物質(zhì)間量的關(guān)系是解題的關(guān)鍵。同時(shí)，要注重關(guān)系式法、守恒法、極端假設(shè)法等技巧性方法的應(yīng)用。

例5 （2003年高考上?；瘜W(xué)卷）硝酸銅是制備Cu-Zn-Al系催化劑的重要原料。19.2 g純銅粉理論上可制得純凈硝酸銅晶體的質(zhì)量為（? ）。

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

解析 設(shè)硝酸銅晶體的化學(xué)式為Cu（NO3）2·xH2O。根據(jù)銅原子守恒得關(guān)系式“Cu～Cu（NO3）2～Cu（NO3）2·xH2O”，則n＼[Cu（NO3）2·xH2O＼]=n＼[Cu（NO3）2＼]=n（Cu）=19.2g ÷64g·mol-1=0.3 mol。當(dāng)x=0時(shí)，m＼[Cu（NO3）2＼]=0.3 mol×188 g·mol-1=56.4 g;當(dāng)x=1時(shí)，m＼[Cu（NO3）2·H2O＼]=0.3 mol×206 g·mol-1=61.8 g;當(dāng)x=2時(shí)，m＼[Cu（NO3）2·2H2O＼]=

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

0.3 mol×242 g·mol-1=72.6 g。因此答案為B、D項(xiàng)。

（收稿日期：2021-08-02）