实验二 碱式碳酸铜的制备

实验二碱式碳酸铜的制备，组成分析背景知识：碱式碳酸铜英文名：Basiccupriccaibonate化学式：Cu2(OH)2CO3物理性质：分子量：221.12密度：3.85g/cm3折光率：1.655、1.875、1.909外观：草绿色的单斜系结晶纤维状的团状物，或深绿色的粉状物化学性质：不溶于冷水和醇，溶于酸，氤化物，氨水和铉盐；受热易分解；构成:CuCO3・Cu(OH)2,是一种草绿色的单斜系结晶纤维状的团状物，或深绿色的粉状物，它不溶于水，溶于酸，热水中或加热到220°C时分解为氧化铜、水和二氧化碳(碱式碳酸铜一加热氧化铜+水+二氧化碳)，溶于酸并生成相应的铜盐。也溶于氤化物、铉盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物。用途:无机工业用于制造各种铜化合物。有机工业用作有机合成催化剂。电镀工业电镀铜锡合金作铜离子的添加剂。农业中用作黑穗病的防止剂，也可作种子的杀虫剂。畜牧业中作饲料中铜的添加剂。此外，还应用于烟火、颜料生产、医药等方面。实验名称：碱式碳酸铜的制备，组成分析实验目的：1、通过碱式碳酸铜制备条件的探求和生成物颜色、状态的分析，研究反应物的合理配料比并确定制备反应适合的温度条件；2、了解碱式碳酸铜组成分析的各种方法；3、掌握碱式碳酸铜制备及产物组成分析过程中的各种操作，并培养独立设计实验的能力。实验原理：由Na2CO3-10H2O跟CuSOr5Hz。晶体混合反应后加入沸水中，得到蓝绿色沉淀，经过抽滤、洗涤、风干后可得到蓝绿色晶体。相关反应方程式：2CuS0i.5H：0+2Na2C03.10H20Cm(OH)：C03+2Na：S(L+14压0+C0：t碱式碳酸铜为天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝绿色，加热至200*即分解，在水中的溶解度度很小，新制备的试样在沸水中很易分解。思考题:哪些铜盐适合制取碱式碳酸铜？写出硫酸铜溶液和碳酸钠溶液反应的化学方程式。2CuSO4+2Na2CO3+H2O==Cu2（OH）2CO3|+2Na2SO4+CO2T估计反应的条件，如反应的温度、反应物浓度及反应物配料比对反应产物是否有影响。实验药品和试剂CuSO」、Na2CO3和NaHCO3固体、Na2S2O3标准溶液、己知浓度的KI溶液、淀粉液1.2实验仪器恒温水浴箱、电子天平、烘箱、布式漏斗、抽滤瓶、量筒（10也、100也）、胶头滴管、烧杯、试管、玻璃棒、研钵、电炉、滴定管、锥形瓶、铁架台。［实验步嬲一、反应物溶液配制配制0.51HO1L-1的CuSO4溶液和0.51HO1L-1的Na2CO3溶液各lOOmLo二、制备反应条件的探求CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比置于四支试管内均加入2.0niL0.5mol.L」C11SO4溶液，再分别取0.5mol-L'1Na2CO3溶液1.6mL、2.0mL、2.4111L及2.8mL依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75。（2水浴中。几分钟后，依次将CuSO,溶液分别倒入Na2CO3溶液中，振荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色，从中得出两种反应物溶液以何种比例混合为最佳。1234CuSO4(niL)2.02.02.02.0Na：CO3(mL)1.62.02.42.8沉淀生成速度沉淀数量沉淀颜色思考题1）各试管中沉淀的颜色为何会有差别？估计何种颜色产物的碱式碳酸含量最高？2）若将Na：CO3溶液倒入CuSO4溶液，其结果是否会有所影响？反应温度的探究在三支试管中，各加入2.0niL0.5mol-nil-1CuS04溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的0.5mol・L」NaKO3溶液。从这两列试管中各取一支，将它们分别置于室温、50G100-C的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡并观察现象，由实验结果确定制备反应的合适温度。室温50100CuSO4(mL)2.02.02.0Na2CO3(niL)2.42.42.4沉淀生成速度沉淀数量沉淀颜色思考题：反应温度对本实验有何影响？反应在何种温度下进行会出现褐色产物？这种褐色物质是什么？三、用最佳条件制取碱式碳酸铜取60niL0.5moLL-1CuSO4溶液，根据上面实验确定的反应物合适比例及适宜温度制取碱式碳酸铜。待沉淀完全后，快速撤离热源，静置，待沉淀下沉后用倾笔法洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含SO产为止(B?离子检验)，抽干。将所得产品在烘箱中于100*烘干，待冷至室温后称量，并计算产率(理论产量：0.015mol,转化为质量m=0.015*221=3.315g)。制备方法二：利用NaHCO3固体跟CuSO4固体制备称取4.2gNaHCO3,6.2gCuSO4-5HzO,先将固体研细，然后混合，投入lOOmL沸水中,搅拌，防止暴沸，反应完全后撤离热源，看到有草绿色沉淀生成。洗涤至不含硫酸根离子，抽滤至干，得到草绿色晶体.该晶体的主要成分为CuCO3・Cu(OH)2・HQ.注意：因反应产物与温度、溶液的酸碱性等有关，因而同时可能有蓝色的2CuCO3Cu(OH)2.2CuCO33Cu(OH)2和2CuCO3-5Cu(OH)2等生成，使晶体带有蓝色。四、碱式碳酸铜的质量鉴定在实验中通常采用EDTA滴定法或碘量法对碱式碳酸铜进行质量鉴定，在这里我们主要讨论碘量法的具体操作过程"-是中等强度的还原剂，可以用来测定的氧化态物质CuA的浓度,通过Cu"的浓度可知样品中Cu的含量，进而得知样品的纯度，反应的方程式为：2Cu2++5I=CuI+1・32S2O32-+3=S4O62-+3l。附：间接碘量法的反应条件和滴定条件：酸度的影响一一L与Na2S2O3应在中性、弱酸性溶液中进行反应。（若在碱性溶液中：S2O32-+4h+10OH=2SO3+81-+5H：O、312+6OH=IO>+51+3H2O若在酸性溶液中：S2O32-+2H^=2SO：+S"+H2O、41-+O2（空气中）+4H'=21?+HQ）防止h挥发：加入过量KI（比理论值大2~3倍）与I：生成P,减少R挥发：室温下进行；滴定时不要剧烈摇动。防止I-被氧化：避免光照一日光有催化作用：析出L后不要放置过久（一般暗处5~7111H1）；滴定速度适当快。具体操作过程如下：在室温条件下，差量法称取0.22-0.25g碱式碳酸铜样品，加入6mol/L盐酸0.7-lmL,待碱式碳酸铜全部溶解后，将溶液全部转移至250111L锥形瓶中，加水至lOOniLo然后加入lOmLlOOg/LKI,立即用Na2S2O3标准溶液滴定至呈浅黄色，加入2mL淀粉液指示剂，继续滴定至呈浅蓝色，再加入lOniLlOOg/LKSCN,溶液蓝色转深，再继续用NmSO标准溶液滴定至蓝色刚好消失即为终点。此时溶液呈米色或浅肉红色。（实际上呈淡紫色，可能是沉淀表面吸附的少量碘，沉淀完全沉降下来，溶液几乎呈白色）。平行两次。通过硫代硫酸根离子的浓度与铜离子浓度之间的关系，可以间接求出Cu的含量，进而算出纯的碱式碳酸铜的理论值，与实际值比较，可以判断出碱式碳酸铜的质量。（反应需加入过量的KI,一方面可促使反应进行完全，另方面使形成1「，以增加L的溶解度。为了避免Cui沉淀吸附造成结果偏低，须在近终点（否则SCN-将直接还原Cu+）时加入SCN-,使Cui转化成溶解度更小的CuSCN,释放出被吸附的I。备注：制备过程大概2.5-311,产物干燥约需2h,滴定过程大概2h°结果与讨论2.1利用Na2CO3溶液跟CuSO4溶液制备2.1.1不同浓度比例对实验结果的影响实验结果如下：表11234CuSO4（niL）2.02.02.02.0Na2CO3（iuL）1.62.02.42.8产物效果产物少一般良好差实验现象生成深蓝色的絮状沉淀生成蓝色絮状沉淀生成蓝色絮状沉淀深蓝色絮状沉淀比较后可知当CuSO4和NaKOa的比例为2.0mL：2.4niL即1：1.2时效果最佳，制得的产品量多、色泽好、更接近绿色。经烘干后发现外部杂质较多，主要是CuCO3和Cu（OH）2,故颜色较深，呈蓝色，而内部则为美观的蓝绿色粉末状物质，证明该比例的确为最佳。2.1.2不同温度对实验结果的影响实验结果见表2。表2o室温3060100CuSO4（niL）2.02.02.02.0Na^CChQiiL）2.42.42.42.4产物效果反应慢速度一般反应速度产物有变黑现象可以看出当CuSO4和NaKCb的比例为2.0mL：2.4111L即1：1.2时效果最佳,速率适中,产物量多。2.2利用NaHCO3固体跟CuSO4固体制备在沸水的反应中可观察到剧烈的反应，产生大量气泡，旦经过一段时间后沉淀发生颜色的改变，绿色变浅。总之，该方案反应快速、制得的产品外观良好、纯度高，呈现草绿色。3结论第一个方案通过两组对比实验，对实验现象的观察，分别确定了制备碱式碳酸铜的最佳分配比以及最适温度，CuSO4溶液与Na2CO3溶液比例为1:2,实际中采用12.5gCuSO4s5.3gNa2CO3温度在60°C时，实验结果最佳。第二