氧化铜 （铜的黑色氧化物）

简介

氧化铜可用作催化剂、催化剂载体、电极活化材料，以及火箭推进剂；可用作陶瓷、搪瓷、玻璃、人造宝石的着色颜料；可用作于国家电网中的超导电线；作为半导体可用于气体传感器、太阳能电池、光催化剂以及电容器电极等；还被烟气脱硫脱硝等多种领域。氧化铜具有生物毒性，会引发呼吸道和消化道症状。

历史

铜是人类最早发现和应用的金属之一，人类使用铜及其合金已有数千年的历史。古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯，因而最初得名Cyprium（意为塞浦路斯的金属)，后演变为Cuprum，这是其英语的Copper、法语的Cuivre和德语Kupfer的来源。

目前为止，人类发现的最古老的铜使用的痕迹是伊朗（古波斯）西部具有9000多年历史的小铜针和小铜锥；在土耳其南部发现的含铜铁硅酸盐炉渣，距今有8000多年历史；在以色列发现的碗式炉（早期的铜还原炉)距今有6000多年历史。

在中国的夏朝（公元前2070～公元前1600年）的史书已记载有“以铜为兵”。从夏、商和周时代出土的文物中看出，中国当时的炼铜技术确实处于世界最高水平。在甘肃马家窑文化遗址发现的青铜刀，距今已有5000多年历史；在湖北大冶铜绿山古矿址发现的大群炼铜竖炉，距今也有2500~2700年的历史。

文献中的最早记载铜矿冶炼是从汉代在丹阳郡设置铜官开始。湿法炼铜源于中国，在西汉时期《怀南万毕术》中详细记载了胆铜法，在唐末年间开始应用，而北宋时期张潜著的《浸铜要略》是世界上最早的湿法冶金专著。

直到公元16世纪，几大文明古国和欧美大多数国家都主要采用还原氧化铜矿的炼铜方法。1698年英国的反射炉熔炼铜铳—反射炉吹炼粗铜的硫化矿炼铜技术、1865年欧洲出现的电解精炼技术和1880年出现的转炉吹炼技术，成为现代炼铜工艺的重大转折点。

分布

氧化铜在自然界是以氧化铜矿物形式存在的。氧化铜矿物是原生硫化铜矿物在长期的地质作用及自然风化作用下表生而成的铜矿物。常分布在硫化铜矿床上部的氧化带内或成独立的氧化铜矿床中，一般距地表较近。地球上大多数的铜矿，其表层都以氧化铜的形式分布，其铜含量大，容易冶炼。

铜在地壳中的含量约0.01%，在地壳的全部元素中铜的丰度居第22位。到目前为止已经发现200多种铜矿石，其中有应用价值的矿物仅有20余种。除少见的自然铜外，铜的资源主要为原生硫化铜矿物和次生氧化铜矿物。自然铜矿，铜含量在99%以上，但储量极少；氧化铜矿也为数不多；硫化铜矿石含铜量极低，一般在2%~3%左右，世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。一般原矿中含铜量较低，不能直接用于冶炼，需要采用选矿处理，使铜富集到精矿中。而氧化铜矿可选性差，一般不经选矿，直接采用湿法冶金处理。

世界铜矿资源丰富，截止到2018年统计结果 (S&P Global AsiaPacific LLC SNL 数据库)，世界铜储量为8.47亿吨，主要分布在智利、秘鲁、美国、墨西哥、中国、俄罗斯、印度尼西亚、刚果（金)、澳大利亚和赞比亚等国家。截至2018年，中国铜矿储量为4964万吨，主要分布在安徽、江西、云南和内蒙古等省区。其中，云南和内蒙古是铜矿主要产地，铜生产主要集中在华东地区。氧化铜矿物为黑铜矿，世界著名产地有中国云南、西藏等地，在中国湖北大冶亦有产出。

理化性质

物理性质

氧化铜为黑色至棕黑色粉末或颗粒，摩尔质量为79.55g/mol，密度为6.315g/cm³ ，1026℃时分解，不溶于水或醇。氧化铜硬度3~4。常温下氧化铜对H₂、CO、O₂等有吸附作用。氧化铜稍有吸湿性，热稳定性高，在加压下于1148℃时熔融。

化学性质

分解反应

氧化铜热稳定性良好，在高温时分解生成铜或者氧化亚铜，并放出氧气。其反应方程式为：

单斜和立方两种结构的氧化铜都具有热力学不稳定性，它们的热力学不稳定性主要是由氧原子造成的。其中，单斜氧化铜的热力学性质无论是低温时还是高温时都由铜原子和氧原子共同主导；而立方氧化铜的热力学性质在低温时由铜原子主导，高温时由氧原子主导。两种晶体之间的相转变热力学温度为1 013.28 K。

测定方法

滴定法

络合滴定法

待检测样品溶于热的稀盐酸，以氨-氯化铵缓冲溶液及红紫酸铵为混合指示剂，以乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）为标准溶液，滴定至溶液呈紫蓝色；根据乙二胺四乙酸二钠标准溶液的用量计算CuO的含量。

碘量法

待检测样品溶于热的稀硝酸，逐滴加入氨水，至刚出现蓝色。加冰醋酸、饱和的氟化氢铵溶液及碘化钾溶液，以硫代硫酸钠为标准溶液滴定至溶液呈淡黄色；以淀粉溶液为指示剂，滴定至溶液的蓝色变淡；加入硫氰酸钾溶液后，溶液的蓝色又转深，然后继续滴定至溶液的蓝色消失为止。根据硫代硫酸钠标准溶液的用量计算CuO的含量。其方程式如下：

注：

GHS危险说明：

GHS09：环境影响

H317：可能引起皮肤过敏反应

H335：可能引起呼吸道刺激

H370：对器官造成损害

H400：对水生生物有剧毒

H410：对水生生物有剧毒，影响持久

急救措施

皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水及清水彻底冲洗。

眼睛接触：立即翻开上下眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。

口服：立即漱口，饮牛奶或蛋清。就医。

消防措施

消防人员必须穿全身防火防毒服，上风向灭火。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。失火时，可用水、砂土、各种灭火器扑救。

泄露处理

隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩)，穿防毒服。避免扬尘。若小量泄漏，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布等覆盖，然后收集回收或运至废物处理场所处置。

储存与运输

贮存于干燥的库房内，用内衬聚乙烯塑料袋的木桶或铁桶包装，应防止受潮，与强酸及食用原料隔离存放。装卸时要轻拿轻放，防止包装破损。