(1)学习碱式碳酸铜的制备原理及方法;
(2)了解分析碱式碳酸铜组成的各种方法;
(3)探索制备碱式碳酸铜的合适条件。
常见的碱式碳酸铜呈暗绿色或淡蓝绿色,是天然孔雀石的主要成分。当将其加热至200℃时,碱式碳酸铜会分解成其他物质。碱式碳酸铜在水中的溶解度很小,而新制备的试样在沸水中却易分解。
Na 2 CO 3 ·10H 2 O与CuSO 4 ·5H 2 O发生化学反应后放入沸水中,则生成蓝绿色沉淀。经抽滤、洗涤和风干等一系列操作即可得到蓝绿色晶体。具体反应方程式如下:
仪器:恒温水浴锅,电炉,电子分析天平,烘箱,布氏漏斗,抽滤瓶,量筒,试管,玻璃棒,研钵,锥形瓶。
试剂:CuSO 4 (0.5 mol/L),Na 2 CO 3 (0.5 mol/L),NaHCO 3 ,KI溶液,淀粉。
准备4支洁净的试管,向每支试管内均加入2.0 mL 0.5 mol/L CuSO 4 溶液。分别移取1.6 mL、2.0 mL、2.4 mL、2.8 mL 0.5 mol/L Na 2 CO 3 溶液至另外4支已编号的试管中。将水浴锅温度设定为75℃,然后将所有试管都放进去。一定时间后,将CuSO 4 溶液加入至Na 2 CO 3 溶液中,按照表3-2所示剂量进行。不断小心摇动试管,使溶液充分混合均匀,观察实验现象,并记录在表3-2中,从而得到CuSO 4 和Na 2 CO 3 溶液的合适配比。
表3-2 实验现象记录
将2.0 mL 0.5 mol/L CuSO 4 溶液加入至3支洁净的试管中。然后移取1中合适配比的0.5 mol/L Na 2 CO 3 溶液于另外3支洁净的试管中。参照表3-3中的温度设定,将3支试管放至对应的水浴锅中。一定时间后,将3支试管中的CuSO 4 溶液与Na 2 CO 3 溶液混合,并小心摇动、混匀,观察实验现象,并记录在表3-3中,从而得到最佳反应温度。
表3-3 实验现象记录
根据上述实验确定的条件,取60 mL 0.5 mol/L CuSO 4 溶液进行实验。沉淀完全后,应立即停止加热,静置,至沉淀下沉后采用倾泻法冲洗沉淀数次,直至沉淀无SO 4 2- 为止,然后抽干。通过加入Ba 2+ 检验SO 4 2- 是否存在。
将所得碱式碳酸铜于100℃下烘干,冷却至室温后称重,计算碱式碳酸铜的产率。
(1)在振荡试管,观察沉淀生成速度时,不可太快,仔细观察,以减小误差。
(2)比较沉淀颜色时,可在盛有沉淀的试管下方放一张白纸,以利于观察。
(1)思考哪些铜盐适合制取碱式碳酸铜,并写出相应的化学方程式。
(2)在探索反应条件时,需注意哪些问题?对反应产物是否有影响?
(3)各试管中沉淀的颜色有何不同?为什么?
(4)将反应物的加入顺序颠倒,即将Na 2 CO 3 溶液加入CuSO 4 溶液中,实验结果是否变化?
(5)在哪个温度条件下进行反应会出现褐色产物?这种褐色物质是什么?