一、历史文化中的铜

1.铜在历史上曾广泛用于制造货币，原因是铜的熔点较低，容易冶炼铸造成型，化学性质稳定，不易被腐蚀，且有迷人的光泽等。

2.青铜与纯铜相比，青铜的硬度大，熔点低，耐腐蚀。

3.斑铜制作技艺是在铜中掺杂金、银等金属，斑铜的熔点比纯铜低。

4.宋代《千里江山图》，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)₂·CuCO₃]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)₂·2CuCO₃]。孔雀石、蓝铜矿颜料的主要成分均可与酸反应生成相应的铜盐，因此，用其制作的颜料不耐酸腐蚀。

二、物质结构中的铜

1.铜的原子结构与性质

(1)铜元素的原子序数为 29，位于元素周期表中第 4周期第ⅠB族，属于ds区元素，最外层有 1个电子，常见化合价有 ＋1、＋2价。

(2)铜元素基态原子的电子排布式为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹。

铜元素基态原子的简化电子排布式为[Ar]3d¹⁰4s¹。

铜元素基态原子的价层电子轨道表示式为：

(3)Cu具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是金属晶体中的自由电子可在外加电场作用下发生定向移动。

2.铜晶体结构

(1)[人教版选必2第73页]图1是金属铜的一个晶胞，它是一个立方体。

①该晶胞中含有的铜原子个数： 8× 1 8 ＋6× 1 2 =4

②若铜晶胞的边长为a nm， 可计算铜的密度。

取1 mol 该晶胞，晶胞质量为64 g/mol×4 mol=256 g， 总体积为a³×10^－21N_A cm³，则铜的密度 ρ= 256 a ³ ×10 ^－21 Ν_A g/cm 3

3.铜离子的配合物

(1)[人教版选必2第96页][Cu(NH₃)₄]^2＋在实验室中制备方法如下：向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。

①依次发生反应的离子方程式为：

CuSO₄ + 2NH₃·H₂O === Cu(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₄

_{Cu(OH)2↓ + 4NH3=== [Cu(NH3)4](OH)2}

②[Cu(NH₃)₄]^2＋的结构可用示意图表示为：

③[Cu(NH₃)₄]^2＋具有对称的空间结构，若其中2个NH₃被2个Cl^－取代，能得到2种不同结构的产物，则该配离子的空间构型为平面正方形。[Cu(NH₃)₄]^2＋中Cu^2＋以Dsp²杂化轨道成键。

(2)向CuSO₄溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)₄]^2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)₄]^2－的结构可表示为：

(3)胆矾(CuSO₄·5H₂O)可写成：[Cu(H₂O)₄]SO₄·H₂O，其结构如图2所示。

① 该配合物的中心离子是Cu^2＋，其价电子排布式为3d⁹。

②CuSO₄·5H₂O中，有4个H₂O和Cu^2＋配位，1个H₂O以氢键和SO₄^2－ 及2个配位H₂O结合。温度升高，逐步脱水。

③1 mol [Cu(H₂O)₄]^2＋中配位键的数目为4N_A。

④1 mol [Cu(H₂O)₄] SO₄·H₂O中σ键数目为18N_A。

⑤已知NF₃与NH₃的空间结构相同，但NF₃不易与Cu^2＋形成配离子，其原因是N、F、H 3种元素的电负性由强到弱的顺序为F＞N＞H，在NF₃中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu^2＋形成配位键。

三、化学反应原理中的铜

1.化学平衡移动原理中的铜

(1)金属铜可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是过氧化氢为氧化剂，氨与Cu^2＋形成 [Cu(NH₃)₄]^2＋，两者相互促进使反应进行。反应为：

(2)在CuCl₂溶液中存在如下平衡：

加热盛有CuCl₂溶液的试管，平衡正向移动，溶液变为黄绿色；然后将试管置于冷水中冷却，溶液变为蓝绿色。

(3)向CuSO₄溶液中加入固体NaCl， 溶液由浅蓝色变为黄绿色，发生反应的离子方程式为：

2.盐类水解中的铜

(1)CuSO₄溶液呈酸性，原因是：

该溶液中，各离子浓度由大到小顺序为c(SO₄^2－ )＞c(Cu^2＋)＞c(H^＋)＞c(OH^－)。

(2)为除去硫酸铜溶液中混有的硫酸铁，可向该溶液中加入CuO、Cu(OH)₂、Cu₂(OH)₂CO₃或CuCO₃等调pH，沉淀，过滤，除去氢氧化铁，得到较纯净的硫酸铜溶液。

(3)加热CuCl₂·2H₂O晶体制取无水氯化铜，需在HCl气氛中进行，以防止CuCl₂水解。

3.沉淀转化中的铜

在自然界发生着溶解度小的矿物转化为溶解度更小的矿物的现象。

已知：K_sp(PbS)=8.0×10^－28，K_sp(ZnS)=1.6×10^－24，K_sp(CuS)=6.3×10^－36。

自然界中CuSO₄生成铜蓝的反应为：

CuSO₄(aq)＋PbS (s) = CuS(s)＋ΡbSΟ4(s)

4.电解精炼铜

利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯。以CuSO₄溶液为电解质溶液，粗铜接电源正极，发生氧化反应，纯铜接电源负极，发生还原反应。

阳极： Cu－2e－ = Cu ^2＋ (主反应)

阴极： Cu 2＋ ＋2e－ = Cu

电解后，利用阳极泥可回收Ag、Pt等金属。

(1)电解液中增加Zn^2＋、Fe^2＋等 ，CuSO₄溶液浓度变小。

(2)阳极质量减少不等于阴极质量的增加。

四、有机化学中的铜

1.在试管里加入2 mL10% NaOH溶液，加入5滴5%CuSO₄溶液，得到新制的Cu(OH)₂，振荡后加入0.5 mL 乙醛溶液，加热，产生砖红色沉淀。

2.在试管里加入2 mL10% NaOH溶液，加入5滴5% CuSO₄溶液，得到新制的Cu(OH)₂，再加入2 mL 10%葡萄糖溶液，可观察到绛蓝色的澄清溶液，这是因为多羟基有机化合物遇到新制Cu(OH)₂会形成绛蓝色配合物；加热，产生砖红色沉淀。证明葡萄糖是一种多羟基醛。

五、铜及其化合物之间的转化

铜及其化合物之间的转化如图3所示。