铜及其化合物知识点思维导图

# 《铜及其化合物知识点思维导图》

## I. 铜 (Cu)

### A. 物理性质

1.  **颜色:** 紫红色金属
2.  **状态:** 固体
3.  **熔点:** 1083.4 °C
4.  **沸点:** 2562 °C
5.  **密度:** 8.96 g/cm³
6.  **导电性:** 极佳 (仅次于银)
7.  **导热性:** 良好
8.  **延展性:** 良好
9.  **其他:** 具有金属光泽

### B. 化学性质

1.  **稳定性:** 相对稳定
    *   在干燥空气中稳定，不易被氧化。
    *   在潮湿空气中缓慢氧化生成氧化铜 (CuO)。
2.  **与非金属反应:**
    *   与氧气反应:
        *   加热条件下: 2Cu + O₂ → 2CuO (黑色)
        *   潮湿空气中: 缓慢氧化生成 CuO 和 Cu₂(OH)₂ (铜绿)
    *   与硫反应: Cu + S → Cu₂S (黑色)
    *   与氯气反应: Cu + Cl₂ → CuCl₂ (棕黄色)
3.  **与酸反应:**
    *   与稀盐酸、稀硫酸不反应 (氢后金属)。
    *   与浓硫酸反应:
        *   加热条件下: Cu + 2H₂SO₄(浓) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
    *   与硝酸反应:
        *   稀硝酸: 3Cu + 8HNO₃(稀) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
        *   浓硝酸: Cu + 4HNO₃(浓) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
4.  **与盐溶液反应:**
    *   可以置换出活动性比铜弱的金属。
    *   例如: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

### C. 应用

1.  **电线电缆:** 利用其优良的导电性。
2.  **制造电器元件:** 例如电机绕组、变压器线圈。
3.  **制造铜合金:** 例如黄铜、青铜。
4.  **制造管道:** 利用其耐腐蚀性。
5.  **制造艺术品:** 利用其延展性和金属光泽。

### D. 制备

1.  **火法冶金:** Cu₂S + O₂ → 2Cu + SO₂ (适合高品位硫化铜矿)
2.  **湿法冶金:** 利用铁置换铜离子 (适合低品位氧化铜矿)
    *   例如: CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu
3.  **电解精炼:** 将粗铜（含少量杂质）作为阳极，纯铜作为阴极，硫酸铜溶液作为电解液。
    *   阳极反应: Cu - 2e⁻ → Cu²⁺, 其他活泼金属也溶解。
    *   阴极反应: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, 杂质金属离子不放电。
    *   阳极泥: 含有金、银等贵重金属。

## II. 铜的氧化物

### A. 氧化亚铜 (Cu₂O)

1.  **颜色:** 红色
2.  **制备:**
    *   加热条件下，铜与少量氧气反应。
    *   碱性条件下，葡萄糖还原新制氢氧化铜。
3.  **性质:**
    *   不稳定，易被氧化成 CuO。
    *   与酸反应: Cu₂O + 2H⁺ → Cu + Cu²⁺ + H₂O (生成铜单质和铜离子)。
4. **用途：**制造船底防污漆。

### B. 氧化铜 (CuO)

1.  **颜色:** 黑色
2.  **制备:**
    *   加热条件下，铜与氧气反应。
    *   氢氧化铜受热分解。
3.  **性质:**
    *   不溶于水。
    *   与酸反应: CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O (生成铜离子)。
    *   可被氢气、一氧化碳、碳还原成铜单质。
4.  **用途:**
    *   用作颜料。
    *   用作催化剂。
    *   用作制备其他铜化合物的原料。

## III. 铜的氢氧化物

### A. 氢氧化铜 (Cu(OH)₂)

1.  **颜色:** 蓝色沉淀
2.  **制备:** 铜离子与碱反应: Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓
3.  **性质:**
    *   不溶于水。
    *   受热分解: Cu(OH)₂ → CuO + H₂O
    *   与酸反应: Cu(OH)₂ + 2H⁺ → Cu²⁺ + 2H₂O
    *   可溶于氨水，形成深蓝色溶液 (形成配离子)。
    *   能与葡萄糖反应，被还原成氧化亚铜 (斐林试剂的原理)。
4.  **用途:**
    *   用作农药。
    *   用作分析试剂 (斐林试剂)。

## IV. 铜盐

### A. 硫酸铜 (CuSO₄)

1.  **常见的为五水硫酸铜:** CuSO₄·5H₂O (蓝矾、胆矾)
2.  **颜色:** 蓝色晶体
3.  **性质:**
    *   易溶于水。
    *   受热失去结晶水，颜色逐渐变浅，最后变为白色粉末。
    *   铜离子具有氧化性，可以与铁等金属发生置换反应。
4.  **用途:**
    *   用作杀虫剂、杀菌剂。
    *   用作电镀液。
    *   用作制备其他铜化合物的原料。
    *   农业上用于波尔多液的配制 (硫酸铜和石灰乳的混合物)。

### B. 其他铜盐

1.  **氯化铜 (CuCl₂):** 棕黄色固体，易溶于水。
2.  **硝酸铜 (Cu(NO₃)₂):** 蓝色晶体，易溶于水。

## V. 铜的合金

### A. 黄铜

1.  **组成:** 铜和锌的合金
2.  **颜色:** 金黄色
3.  **特性:** 比纯铜硬度高，耐磨性好。
4.  **用途:** 制造阀门、水龙头、乐器等。

### B. 青铜

1.  **组成:** 铜和锡的合金
2.  **颜色:** 接近铜的颜色
3.  **特性:** 比纯铜硬度高，熔点低，铸造性能好，耐腐蚀。
4.  **用途:** 制造青铜器、轴承、齿轮等。

### C. 白铜

1.  **组成:** 铜和镍的合金
2.  **颜色:** 银白色
3.  **特性:** 耐腐蚀，强度高。
4.  **用途:** 制造硬币、化工设备等。

## VI. 铜的离子

### A. 亚铜离子 (Cu⁺)

1.  **性质:** 不稳定，易被氧化成 Cu²⁺
2.  **存在:** 主要存在于不溶性化合物中，例如 CuCl, Cu₂O。

### B. 铜离子 (Cu²⁺)

1.  **颜色:** 水溶液呈蓝色
2.  **性质:**
    *   具有氧化性，可以与活泼金属反应。
    *   可以与碱反应生成氢氧化铜沉淀。
    *   可以与氨水反应生成配离子，使溶液呈深蓝色。

## VII. 注意事项

*   铜及其化合物具有毒性，操作时应注意安全。
*   废弃的铜及其化合物应妥善处理，避免污染环境。
*   铜是人体必需的微量元素，但过量摄入也会对健康造成危害。

# 《铜及其化合物知识点思维导图》 ## I. 铜 (Cu) ### A. 物理性质 1. **颜色:** 紫红色金属 2. **状态:** 固体 3. **熔点:** 1083.4 °C 4. **沸点:** 2562 °C 5. **密度:** 8.96 g/cm³ 6. **导电性:** 极佳 (仅次于银) 7. **导热性:** 良好 8. **延展性:** 良好 9. **其他:** 具有金属光泽 ### B. 化学性质 1. **稳定性:** 相对稳定 * 在干燥空气中稳定，不易被氧化。 * 在潮湿空气中缓慢氧化生成氧化铜 (CuO)。 2. **与非金属反应:** * 与氧气反应: * 加热条件下: 2Cu + O₂ → 2CuO (黑色) * 潮湿空气中: 缓慢氧化生成 CuO 和 Cu₂(OH)₂ (铜绿) * 与硫反应: Cu + S → Cu₂S (黑色) * 与氯气反应: Cu + Cl₂ → CuCl₂ (棕黄色) 3. **与酸反应:** * 与稀盐酸、稀硫酸不反应 (氢后金属)。 * 与浓硫酸反应: * 加热条件下: Cu + 2H₂SO₄(浓) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O * 与硝酸反应: * 稀硝酸: 3Cu + 8HNO₃(稀) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O * 浓硝酸: Cu + 4HNO₃(浓) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O 4. **与盐溶液反应:** * 可以置换出活动性比铜弱的金属。 * 例如: Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag ### C. 应用 1. **电线电缆:** 利用其优良的导电性。 2. **制造电器元件:** 例如电机绕组、变压器线圈。 3. **制造铜合金:** 例如黄铜、青铜。 4. **制造管道:** 利用其耐腐蚀性。 5. **制造艺术品:** 利用其延展性和金属光泽。 ### D. 制备 1. **火法冶金:** Cu₂S + O₂ → 2Cu + SO₂ (适合高品位硫化铜矿) 2. **湿法冶金:** 利用铁置换铜离子 (适合低品位氧化铜矿) * 例如: CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu 3. **电解精炼:** 将粗铜（含少量杂质）作为阳极，纯铜作为阴极，硫酸铜溶液作为电解液。 * 阳极反应: Cu - 2e⁻ → Cu²⁺, 其他活泼金属也溶解。 * 阴极反应: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu, 杂质金属离子不放电。 * 阳极泥: 含有金、银等贵重金属。 ## II. 铜的氧化物 ### A. 氧化亚铜 (Cu₂O) 1. **颜色:** 红色 2. **制备:** * 加热条件下，铜与少量氧气反应。 * 碱性条件下，葡萄糖还原新制氢氧化铜。 3. **性质:** * 不稳定，易被氧化成 CuO。 * 与酸反应: Cu₂O + 2H⁺ → Cu + Cu²⁺ + H₂O (生成铜单质和铜离子)。 4. **用途：**制造船底防污漆。 ### B. 氧化铜 (CuO) 1. **颜色:** 黑色 2. **制备:** * 加热条件下，铜与氧气反应。 * 氢氧化铜受热分解。 3. **性质:** * 不溶于水。 * 与酸反应: CuO + 2H⁺ → Cu²⁺ + H₂O (生成铜离子)。 * 可被氢气、一氧化碳、碳还原成铜单质。 4. **用途:** * 用作颜料。 * 用作催化剂。 * 用作制备其他铜化合物的原料。 ## III. 铜的氢氧化物 ### A. 氢氧化铜 (Cu(OH)₂) 1. **颜色:** 蓝色沉淀 2. **制备:** 铜离子与碱反应: Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓ 3. **性质:** * 不溶于水。 * 受热分解: Cu(OH)₂ → CuO + H₂O * 与酸反应: Cu(OH)₂ + 2H⁺ → Cu²⁺ + 2H₂O * 可溶于氨水，形成深蓝色溶液 (形成配离子)。 * 能与葡萄糖反应，被还原成氧化亚铜 (斐林试剂的原理)。 4. **用途:** * 用作农药。 * 用作分析试剂 (斐林试剂)。 ## IV. 铜盐 ### A. 硫酸铜 (CuSO₄) 1. **常见的为五水硫酸铜:** CuSO₄·5H₂O (蓝矾、胆矾) 2. **颜色:** 蓝色晶体 3. **性质:** * 易溶于水。 * 受热失去结晶水，颜色逐渐变浅，最后变为白色粉末。 * 铜离子具有氧化性，可以与铁等金属发生置换反应。 4. **用途:** * 用作杀虫剂、杀菌剂。 * 用作电镀液。 * 用作制备其他铜化合物的原料。 * 农业上用于波尔多液的配制 (硫酸铜和石灰乳的混合物)。 ### B. 其他铜盐 1. **氯化铜 (CuCl₂):** 棕黄色固体，易溶于水。 2. **硝酸铜 (Cu(NO₃)₂):** 蓝色晶体，易溶于水。 ## V. 铜的合金 ### A. 黄铜 1. **组成:** 铜和锌的合金 2. **颜色:** 金黄色 3. **特性:** 比纯铜硬度高，耐磨性好。 4. **用途:** 制造阀门、水龙头、乐器等。 ### B. 青铜 1. **组成:** 铜和锡的合金 2. **颜色:** 接近铜的颜色 3. **特性:** 比纯铜硬度高，熔点低，铸造性能好，耐腐蚀。 4. **用途:** 制造青铜器、轴承、齿轮等。 ### C. 白铜 1. **组成:** 铜和镍的合金 2. **颜色:** 银白色 3. **特性:** 耐腐蚀，强度高。 4. **用途:** 制造硬币、化工设备等。 ## VI. 铜的离子 ### A. 亚铜离子 (Cu⁺) 1. **性质:** 不稳定，易被氧化成 Cu²⁺ 2. **存在:** 主要存在于不溶性化合物中，例如 CuCl, Cu₂O。 ### B. 铜离子 (Cu²⁺) 1. **颜色:** 水溶液呈蓝色 2. **性质:** * 具有氧化性，可以与活泼金属反应。 * 可以与碱反应生成氢氧化铜沉淀。 * 可以与氨水反应生成配离子，使溶液呈深蓝色。 ## VII. 注意事项 * 铜及其化合物具有毒性，操作时应注意安全。 * 废弃的铜及其化合物应妥善处理，避免污染环境。 * 铜是人体必需的微量元素，但过量摄入也会对健康造成危害。

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