铜在空气中生成碱式碳酸铜的热力学分析_张引莉
铜污染与碱式碳酸铜的制备
实验还表明,土壤含铜量达 200ppm 时，小麦枯 死，高达 250PPm，水稻也将枯死.土壤中含铜量为 410ppm 时，萝卜、青菜的生长受到抑制，产量显著 下降.土壤的含铜量为 800ppm 时，萝卜单株鲜重减 少 49.6％，青菜减少 930.7％.[1]
孙权[2]的研究结果表明，低浓度铜（<100mg／ - 166-
冰(CO2)抑制碱式碳酸铜的水解，生产成本较高.[12] 目前国内外研究较多的是硫酸铜法.
Cu2+ 有一定的水解程度，而其氢氧化物的溶度 积与碳酸盐的溶度积差不多，所以 Cu2+ 与碳酸盐 生成碱式盐.
2Cu2++H2O+2CO32- =CO2↑+CuCO3·Cu(OH)2↓ 在工业上，利用铜盐与 碳酸钠或碳酸氢钠反 应，一般控制 pH 在 5～8 的范围，温度在 40～70℃ 之间 . [13,14,15,16] 所制得碱式碳酸铜中铜的质量分数可 达到 55.4%.也有人尝试了沸水法的生产工艺，在常 压恒温 100℃～200℃条件下制取碱式碳酸铜.[17] 3.2 利用工业副产品的生产方法 前面提到的碱式碳酸铜生产工艺多采用以硫 酸铜晶体或铜粉为原料，对原料的要求很高，因此 生产成本较高，而且环境污染严重.近年来，利用废 铜液或废杂铜为原料制备碱式碳酸铜的研究逐渐 增多. 1987 年，美国人 Gottfnied 等 提 [14] 出利用铜盐 和碱金属碳酸盐在加热条件下反应生成碱式碳酸 铜的工艺，此工艺所用的铜盐来自电路蚀刻板废 液，反应温度在 40℃～0℃之间，pH 控制在 6.5 以 上，所得碱式碳酸铜中铜质量分数可达到 55.4%. 1993 年，江西铜业公司贵溪冶炼厂研制成功了分 铜液制碱式碳酸铜工艺[18].利用铜阳极泥湿法处理 生产金银工艺中分铜工序产出的分铜液，与碳酸钠 反应制取碱式碳酸铜. 控制反应终点 pH 值在 7～ 7.5 之间. 所生产的碱式碳酸铜可用于该厂亚砷酸 工段替代部分铜粉作浸砷剂.此工艺的优点是对温 度要求不高，利用分铜液为原料，成本较低，只要控 制适当的 pH 值，即可得到符合要求的碱式碳酸铜 产品.深圳市危险废物处理站作为我国含铜蚀刻废 液综合利用产业的先行者，己开发出硫酸铜、碱式 碳酸铜[19]、饲料级碱式氯化铜[7]、氢氧化铜等多种铜 盐产品. 利用含铜蚀刻液生成碱式碳酸铜的工艺[7] 是，采用印制电路板含铜蚀刻液和碳酸钠溶液为原 料，经过除杂、中和、溶解、合成、结晶等工艺生产碱 式碳酸铜.所得产品中 Cu2+ 含量可达 56%，达到了 出口级标准.秦海燕等[20,7]用废电解液和废杂铜为原 料制备碱式碳酸铜取得了较好的效果.该工艺是将 电镀厂或冶炼厂产生的含铜废液经除杂处理后，加 入一定比例的 NaHCO3/Na2CO3 混合液与 Cu2+ 反应 制备碱式碳酸铜.刘富强等[21]以废杂铜为原料，用硝 酸浸提得到硝酸铜，然后与碳酸氢钠反应，得到碱 式碳酸铜粗品，再通过漂洗得到高纯度的碱式碳酸 铜. 碱式碳酸铜的用途非常广泛 .可用 [22,23,24,25] 于分
粗铅火法精炼除铜新工艺的热力学分析
ＡＧ（ ７ －１ ３ 二 ８ ０ ２ ． １ －Ｔ ５３ ２ Ｋ） ． ２ 一１ ３ Ｘ ２ ７ ５ ０
其除铜原理是利用 Ｓ对 Ｃ ｕ的亲合力大于 Ｐ ， ｂ
即化学反应式 （ ）生成 的 Ｃ ， ２， ｕＳ的密度比 Ｐ ｂ小 而 Ｓ＋ Ｐ ｂ＝ Ｐ Ｓ ｂ 通过撤渣得到精铅。这两个化学反应在 （） １ 形成浮渣， ＡＧＯ一１ Ｋ）＝ 一２ ． ＋６４ ０ ３ ２３ ７ ６２６ ． １－Ｔ ３ Ｘ 同一个过程中完成， 由于反应温度较高， 反应过程很 Ｐ Ｓ＋ ２ ｕ＝ Ｃ ｅ Ｐ Ｃ ｂ ｕＳ＋ ｂ ‘ （） ２ 难控制， 容易造成硫单质的燃烧 ， 这样既污染空气 ，
为合适 的 。
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ｍａｅ Ｔ ｅ ｔｅ ｐｒｔｒ， ｔｅｍｏ ｙ ａ ｉ ｃｎ ｉｏ ｓ Ｐ Ｓ ｒ ｔ ｎ ｍｏｅ ｏａｌ ｄ． ｌ ｒ ｔ ｅａｕｅ ｔｅ ｒ ｄｎｍ ｃ ｄ ｉ ｆｒ ｆ ｍａｉ ｉ ｒ ｆ ｒｂｅ ｈ ｏ ｗ ｈ ｅ ｍ ｈ ｈ ｏ ｔｎ ｏ ｂ ｏ ｏ ｓ ａ ｖ ．
中图分类号 ： Ｆ １ Ｔ ８２ 文献标识码 ： Ａ 文意编号 ：０ ７ ５ ５ ２０ ）１ ０ ５ ３ １０ 一７４ （０ ８０ 一０ １ 一０
铜在空气中生成碱式碳酸铜的热力学分析_张引莉
pH 的大小对于反应的自发性没有影响； 大气中二氧化碳溶解 及其自由能变。通过计算发现： 在酸性条件下， 空气湿度增加， 反应的自发性略微增加； 相同条件下， 水由气态变为液态时， 反应的自发性增幅较 达到饱和时， 大。 关键词 碱式碳酸铜 O6； G64 湿度 电动势 自由能 中图分类号
Thermodynamic Analyses of Formation of Cupric Subcarbonate from Copper in Air*
在人类生产工具的发展进程中， 铜是最早使用的金属元素。虽然由青铜器时代进入铁器时代后 ， 铜 在生产工具中的地位被铁所取代 ， 但是铜的用量并没有减少， 使用者由原来只能是贵族扩展至平民百 姓， 使用的范围由祭祀、 炊具等发展为日常生活用品。当今， 铜的使用更加广泛， 比如： 铜的构件、 铜饰、 铜质导线等。在有色金属的生产中， 铜的用量仅次于铝， 位居第二。 单质铜在干燥空气中比较稳定， 在 水中亦无反应发生， 但是单质铜与含有 CO 2 的潮湿空气接触， 会在表面逐渐生成一层绿色的铜锈 下：
势、 式（ 1） 的电动势及反应自由能变可通过式 （ 4） 及式（ 5） 式计算得到， 其具体计算数值见表 1。 φ A（ O 2 / H 2 O） = 1．185 +
4 H +］ （ p（ O2 ） / p ） 0．0591 ［ lg 4 （ p（ H 2 O） / p ） 2
= 1．185 － 0．0591pH + φ A（ Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 / Cu）
表2
相对湿度 60% 60% 60% p（ H 2 O） / p 0．01901 0．01901 0．01901 pH 6．50 5．63 4．50
生成碱式碳酸铜的反应
《聊聊生成碱式碳酸铜的反应》嘿，朋友们！今天咱来唠唠生成碱式碳酸铜的反应。
这碱式碳酸铜啊，听着好像挺神秘，其实它的生成过程可有意思啦。
咱先说说啥是碱式碳酸铜。
这玩意儿长得绿绿的，有点像宝石。
它可是个有个性的家伙呢。
那它是咋来的呢？这就得说说生成它的反应啦。
一般来说呢，生成碱式碳酸铜有好几种方法。
比如说，铜在潮湿的空气中，时间长了就会变成碱式碳酸铜。
这就像铜在和空气玩游戏，空气里的一些成分偷偷地和铜发生反应，然后就变出了碱式碳酸铜。
还有啊，把铜盐和碳酸盐放在一起，也能生成碱式碳酸铜。
这就像两个小伙伴碰到一起，一商量，嘿，咱变个魔术吧，然后就变出了碱式碳酸铜。
咱来具体讲讲这个过程。
铜盐呢，就像个调皮的孩子，碳酸盐呢，就像个活泼的小精灵。
它们碰到一起，就开始跳舞、玩耍。
然后，慢慢地，它们就结合在一起，变成了碱式碳酸铜。
这个反应可神奇啦。
你可以想象一下，那些小小的分子们在那里蹦蹦跳跳，互相拥抱，最后变出了一个漂亮的碱式碳酸铜。
就好像是一群小魔法师在变魔法一样。
而且啊，生成碱式碳酸铜的反应还可以在实验室里做呢。
你可以穿上白大褂，戴上护目镜，像个小科学家一样。
把各种试剂放在一起，看着它们发生反应，最后变出碱式碳酸铜。
那感觉，可棒啦。
不过，做实验的时候可一定要小心哦。
不能随便乱弄，要按照老师或者书上的方法来。
不然的话，可能会出危险呢。
生成碱式碳酸铜的反应还挺有趣的吧？它让我们看到了化学的神奇之处。
就像一个魔法世界，充满了惊喜和未知。
总之呢，生成碱式碳酸铜的反应是个很有意思的事情。
它让我们对化学有了更多的了解和兴趣。
所以啊，朋友们，有机会的话，咱也可以去试试，看看能不能变出漂亮的碱式碳酸铜来。
碱式碳酸硐受热分解
咱就说呀，这碱式碳酸铜受热分解可真是个奇妙的过程呀。看着那翠绿色的东西一点点变色，还冒出黑色的氧化铜，再加上二氧化碳气体和水的产生，就好像是一场小小的魔术表演呢。虽然碱式碳酸铜看起来普普通通的，但是这一受热分解起来，还能弄出这么多花样来，真的是让人觉得大自然的这些化学反应可太神奇啦。
除了氧化铜呀，还会分解出二氧化碳气体呢。这二氧化碳气体可看不见摸不着呀，但是你要是在做这个实验的时候，用个小导管把产生的气体通到澄清石灰水里边儿呀，那就有好戏看啦。澄清石灰水一下子就会变得浑浊起来哦，就好像本来清澈见底的湖水突然被人搅浑了一样，这就是因为二氧化碳和石灰水发生反应啦，产生了碳酸钙沉淀，所以石灰水才会变浑浊呢。
我就觉得呀，这碱式碳酸铜受热分解就像一个藏着好多秘密的小盒子，一旦你给它加热这个“钥匙”，它就把里面的秘密都给抖搂出来啦，让我们看到了不一样的物质变化，真的是超级有趣呢。
《碱式碳酸铜受热分解》
哎呀呀，咱今儿来唠唠碱式碳酸铜受热分解这事儿呀，可有意思啦！
碱式碳酸铜呢，就是那种绿绿的、看起来有点像铜锈但又不完全是铜锈的玩意儿呀。你瞅它，那颜色翠翠绿绿的，在一些铜制品上偶尔能见到它的身影呢，不过一般人可能也不太会去细究它到底是咋回事儿啦。
当咱们把碱式碳酸铜拿去受热的时候呀，嘿，那可就热闹起来咯！这碱式碳酸铜可不会老老实实待着，它呀，就开始发生奇妙的变化啦。
一开始呢，你把它放在热源旁边，或者在酒精灯啥的火焰上给它加热，它就慢悠悠地开始有动静了。先是那翠绿色的外表好像有点微微变色哦，不再是那么纯粹的翠绿啦，就好像有点小害羞，被火这么一烤，脸儿都有点变色啦，变得稍微暗了那么一点点呢。
铜在空气中的腐蚀产物
铜在空气中的腐蚀产物
铜在空气中的腐蚀产物主要是碱式碳酸铜，也被称为铜绿。
当铜暴露在湿度较大的空气中或含有腐蚀性离子的环境中时，铜的表面会生成这种物质。
碱式碳酸铜的颜色为孔雀绿，它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等物质反应产生的。
这个腐蚀过程可以通过以下化学方程式表示：
2Cu + O2 + H2O + CO2 → Cu2(OH)2CO3
这个反应会在铜的表面形成一层绿色的物质，即碱式碳酸铜。
这层物质不仅会影响铜的外观，还会降低其导电率、硬度、强度等性能，从而缩短铜制器件的使用寿命。
此外，尽管铜在一般情况下具有较好的耐腐蚀性能，但当它长期暴露在湿度较大的空气中或含有腐蚀性离子的环境中时，例如含有CI、NH4+等离子的环境，铜的腐蚀现象会更为明显。
碱式碳酸铜制备的实验报告
碱式碳酸铜制备的实验报告一、实验目的1、掌握碱式碳酸铜的制备原理和方法。
2、熟悉沉淀生成、过滤、洗涤、干燥等基本实验操作。
3、培养观察实验现象、分析问题和解决问题的能力。
二、实验原理碱式碳酸铜的化学式为 Cu₂(OH)₂CO₃，呈绿色。
它可以通过硫酸铜（CuSO₄）溶液与碳酸钠（Na₂CO₃）溶液反应制得。
反应的化学方程式为：2CuSO₄＋ 2Na₂CO₃＋ H₂O ＝ Cu₂(OH)₂CO₃↓ ＋ 2Na₂SO₄＋ CO₂↑在反应过程中，溶液中的铜离子（Cu²⁺）与碳酸根离子（CO₃²⁻）结合，同时受到溶液酸碱度的影响，生成碱式碳酸铜沉淀。
三、实验用品1、仪器：托盘天平烧杯（250 mL 2 个、100 mL 2 个）玻璃棒漏斗滤纸蒸发皿酒精灯三脚架石棉网药匙2、药品：硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O）碳酸钠粉末（Na₂CO₃）四、实验步骤1、称取 125 g 硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O），放入 100 mL 烧杯中，加入 50 mL 蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使其完全溶解，得到硫酸铜溶液。
2、称取 53 g 碳酸钠粉末（Na₂CO₃），放入 100 mL 烧杯中，加入 20 mL 蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使其完全溶解，得到碳酸钠溶液。
3、将碳酸钠溶液缓慢倒入硫酸铜溶液中，同时用玻璃棒不断搅拌。
可以观察到有浅蓝色沉淀生成，并伴有少量气泡产生。
4、继续搅拌一段时间，使反应充分进行。
然后静置，待沉淀完全沉降。
5、用普通漏斗进行过滤，将沉淀与溶液分离。
过滤时要注意“一贴、二低、三靠”。
6、用蒸馏水洗涤沉淀 2 3 次，以除去沉淀表面附着的杂质离子。
7、将沉淀转移到蒸发皿中，用小火加热，使沉淀干燥。
在加热过程中要不断搅拌，防止沉淀局部过热而分解。
8、当沉淀的颜色变为墨绿色，且不再有水分蒸出时，停止加热，冷却后得到碱式碳酸铜产品。
五、实验现象与记录1、混合硫酸铜溶液和碳酸钠溶液时，立即有浅蓝色沉淀生成，并伴有少量气泡产生。
有关碱式碳酸铜制备反应条件的讨论
有关碱式碳酸铜制备反应条件的讨论[摘要]探讨大学无机化学实验中有关碱式碳酸铜制备的实验方法, 碱式碳酸铜的制备实验的最佳反应条件,讨论反应物最佳配比、温度、加料方式、pH等因素对产品的影响。
[关键词] 碱式碳酸铜; 制备；反应条件[前言]碱式碳酸铜是一种具有广泛用途的化工产品。
主要用于固体荧光粉激活剂和铜盐制造,油漆、颜料和烟火的配制,也可用作木材防腐剂、水体杀藻剂、农作物杀菌剂、饲料添加剂等[1]。
碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3为天然孔雀石的主要成分,呈暗红色或淡蓝色(由于所含成分Cu (OH)2和CuCO3的比例不同,而颜色不同),加热至200℃即分解,碱式碳酸铜[CuCO3·Cu (OH)2 ]属单斜晶系。
易溶于酸和氨水,在水中溶解度很小,新制备的试样在沸水中很易分解[2.3]。
碱式碳酸铜最常用的生产方式有硫酸铜法、硝酸铜法和氨法。
大学无机化学实验教材安排了一个采用CuSO4为原料,Na2CO3为沉淀剂制备碱式碳酸铜的设计实验[4]。
[正文]1实验原理为了适于碱式碳酸铜的生成和离取,根据碱式碳酸铜的性质和铜盐的性质,选用硫酸铜溶液和碳酸钠溶液。
其反应方程式如下:2CuSO4+2NaCO3+H2O水浴加热Cu2(OH)2CO3+CO2↑+2NaSO4反应过程中,反应温度、反应物浓度及反应物配比对反应物均有影响。
2实验仪器带标号的试管;烧杯(250mL);容量瓶(250mL);恒温水浴锅(YXS型,余姚长江温度仪表厂)。
3反应物配比的探究3·1反应溶液的配置配置0.5mol/L的CuSO4溶液和0.5mol/L Na2CO3溶液各250mL。
称取固体药品硫酸铜31.2110g和碳酸钠13.2488g,分别倒入两个250mL的烧杯中,用100mL蒸馏水溶解,再转入250mL容量瓶中,配成250mL溶液。
静置,备用。
3·2反应物合适配比取五只已编号的试管,均加入2.0mL的0.5mol/L的CuSO4溶液,再分别取0.5mol/L Na2CO3溶液1.6mL、2.0mL、2.4mL、2.8mL及3.2mL依次加入另外五只编号的试管中。
粗铜碱性精炼热力学分析
粗铜碱性精炼热力学分析曹忠华;陈雯;徐建兵;李枫;黄超【摘要】结合现在国内出现越来越多的高杂质粗铜，特别是其中的砷、锑、铋、铅等杂质，在传统火法精炼的工艺条件下不能得到有效的脱除。
这些杂质超标会对电解产生影响，使阳极铜达不到生产的要求（99.0%~99.8%）。
针对这一问题，本文首先采用HSC热力学软件对分别加Na2CO3、CaO与炉渣反应的过程进行标准情况的热力学分析，再结合实际体系下的情况计算。
根据吉布斯自由能最小原理，绘出不同温度下各反应体系中的趋势图，从而确定反应的热力学条件。
初步确定各种杂质氧化物与相对应脱杂剂的化学反应强度以及化学反应的优先顺序，从而进一步加深对粗铜火法精炼过程规律的认识，了解Na2CO3、CaO两种碱性脱杂剂的作用。
进而进一步确定新工艺中加入以上两种脱杂剂的可行性。
%At present, there are more and more high impurities in the crude copper, especially arsenic, antimony, bismuth, lead and other impurities, which cannot be effectively removed under the traditional fire refining process conditions. These impurities may affect the electrolysis, so that the cathode copper cannot reach the requirements of production (99.0% ~ 99.8%). In order to solve this problem, this paper first uses the HSC software for thermodynamic analysis of standard conditions of slag reaction process respectively with Na2CO3, CaO, and then calculates in combination with the actual system. According to the principle of minimum Gibbs free energy, it plots the trend diagram of each reaction system in different temperature, and determines the thermodynamic conditions of the reaction. It preliminarily determines the intensity and priority of thechemical reaction of various oxide impurities and miscellaneous remover, deepens understanding of crude copper fire refining process rule, and explores the effects of two kinds of alkaline complex remover (Na2CO3, CaO), so as to confirm the feasibility of adding the above two kinds of miscellaneous remover in the new process.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)014【总页数】3页(P214-216)【关键词】火法精炼;热力学计算;脱杂剂;粗铜【作者】曹忠华;陈雯;徐建兵;李枫;黄超【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TG146.1+1转炉产出的粗铜，铜的含量一般为98.5%～99.5%，其它的杂质一般为硫、氧、铁、砷、锑、锌、锡、铅、铋、镍、钴等［1］。
表面活性剂对碱式碳酸铜制备的影响
表面活性剂对碱式碳酸铜制备的影响钟莲云;蒯洪湘;马少妹;白丽娟;廖安平【摘要】以CuSO4和Na2CO3为原料制备碱式碳酸铜,采用XRD、FT-IR、SEM 及TG-DSC测试样品,研究了表面活性剂对碱式碳酸铜的结构、形貌及热力学特征的影响.结果表明,当n(CuSO4)∶n(Na2CO3)=1∶1.2、反应温度为75℃时,均可制备纯相碱式碳酸铜,但添加表面活性剂可提高产物的生成速度;无表面活性剂制备的样品形貌为薄片晶体反向成束生长为近似球形的花束状,添加表面活性剂的样品形貌均为球形;表面活性剂对碱式碳酸铜的热分解温度具有明显影响:聚乙烯醇使样品分解温度降低35℃,PEG4000却使样品的分解温度升高了20℃.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2018(050)007【总页数】3页(P41-43)【关键词】表面活性剂;碱式碳酸铜;热分解温度【作者】钟莲云;蒯洪湘;马少妹;白丽娟;廖安平【作者单位】广西民族大学化学化工学院,广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁530006;广西民族大学化学化工学院,广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁530006;广西民族大学化学化工学院,广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁530006;广西民族大学化学化工学院,广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁530006;广西民族大学化学化工学院,广西高校化学与生物转化过程新技术重点实验室,广西南宁530006【正文语种】中文【中图分类】TQ131.21碱式碳酸铜［Cu2（OH）2CO3］是一种具有广泛用途的化工产品，在有机合成、生物、农业、电镀、油漆、颜料等领域有着广泛的应用［1-4］。
目前，对碱式碳酸铜的制备有较多研究［1-7］，但未见关于表面活性剂影响的研究报道。
笔者研究了不同表面活性剂对碱式碳酸铜的生成速度、形貌及热力学特征的影响，以期为生产应用提供参考。
利用含铜混合液生产碱式碳酸铜
利用含铜混合液生产碱式碳酸铜
陈刚;陈昌铭
【期刊名称】《化学与生物工程》
【年(卷),期】2003(020)004
【摘要】采用氧化和中和沉淀方法,以H2O2作氧化剂、Na2CO3作脱杂剂脱除含铜混合液中的As、Fe、Ni、Ca、Pb等杂质,利用其与碳酸钠反应生产碱式碳酸铜,并使产品质量达到出口要求.
【总页数】2页(P31-31,44)
【作者】陈刚;陈昌铭
【作者单位】深圳市危险废物处理站,广东,深圳,518049;深圳市危险废物处理站,广东,深圳,518049
【正文语种】中文
【中图分类】TQ131.21
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1.利用含铜矿石(粉)生产硫酸铜的工艺研究 [J], 牛家治;苗衷伟;王士利
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用热抽提法测定铜中氧时有关抑制二氧化碳生成的研究
用热抽提法测定铜中氧时有关抑制二氧化碳生成的研究
吴玲绮;唐舜民
【期刊名称】《分析化学》
【年(卷),期】1989(017)009
【摘要】用热抽提法测定铜中氧时,不但产生CO也生成部份CO_2,而大多数商品分析仪器都不能同时检测CO和CO_2,使氧分析结果产生误差。
为了抑制CO_2
生成,本研究对三种方案进行了试验,其中以“坩埚内还原法”能完全抑制CO_2的生成,从而建立了简便而准确的测定铜中氧的方法。
【总页数】3页(P851-853)
【作者】吴玲绮;唐舜民
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.11
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1.差热法测定钢样表面氧与体内氧的方法研究 [J], 王健春;张利平
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【开题报告】氢气还原碱式碳酸铜
开题报告高分子材料与工程氢气还原碱式碳酸铜一、选题的背景和意义金属氧化物是一类极其重要的化合物，在高新技术领域，诸如高频高磁感应、精细陶瓷、电子元件、传感器、催化剂、高能二次电池、高温超导以及各种功能材料领域有着非常重要的应用。
近年来, 随着纳米科技的迅猛发展,金属氧化物的合成及其结构、形貌、性质的研究备受瞩目。
Cu2O作为一种多功能精细无机材料,在印染、陶瓷、玻璃及医药等领域的应用已有数十年的历史。
而作为催化剂的主要活性成分,它在氧化、加氢、C1化学合成、NOx还原、CO及碳氢化合物燃烧、精细化工等多种催化反应中也得到了广泛的应用。
当材料的粒度达到纳米级时,其功能将更加独特。
因此Cu2O纳米材料的制备方法、聚集状态、与其他组分或载体的作用状况及催化活性等成为当前功能材料发展的研究热点之一。
同时随着Cu2O催化剂的用量以及市场的不断扩大与发展，现阶段的铜粉原料的制备就成为了Cu2O催化剂产量的一个关键因素，如何能更好的制备出适合不同种类反应的Cu2O催化剂，以及各种不同品质的Cu2O纳米粒子。
原料的供应以及制备成为了关键了问题，近年来，通过氢气还原碱式碳酸铜粉末进行制备纳米的铜粉的方法越来越被广泛接受，其分解温度，还原温度，氢气流量等各类参数的分析成为了制备研究铜粉原料的热点问题。
碱式碳酸铜是由于铜表面被氧化形成氧化铜，在潮湿的空气中与水和氧气反应形成了碱式碳酸铜。
这个是自然条件下形成的碱式碳酸铜。
在空气中长时间放置，则吸湿并放出二氧化碳，慢慢的变为绿色的孔雀石。
在自然界则以蓝铜矿的形式存在。
美观的绿色粉末状晶体，加热至220℃时分解。
不溶于水和乙醇，可溶于氨水生成二价铜的氨配合物。
其可通过氢气进行还原方程式如下：Cu(OH)2+CuCO3→2CuO+H2O+CO2↑，CuO+ H2→Cu+H2O 碱式碳酸铜在加热状态下分解成氧化铜，水和二氧化碳。
再把氧化铜通氢气进行还原，理论上得到铜单质，氧化铜还原法是大批量生产铜粉的一种应用最广泛的方法。
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：Basic cupric carbonate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，氰化物，氨水和铵盐；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℃时分解为氧化铜、水和二氧化碳( 碱式碳酸铜→加热氧化铜+水+二氧化碳），溶于酸并生成相应的铜盐。
也溶于氰化物、铵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CuSO4•5H2O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：2CuSO4·5H2O +2Na2CO3·10H2O══Cu2（OH)2CO3+2Na2SO4+14H2O+CO2↑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200o C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：1. 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+CO2↑2. 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 碱式碳酸铜的制备
实验碱式碳酸铜的制备[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，以培养独立设计实验的能力。
2．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200o C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。
[实验原理]2CuSO4 + 2Na2CO3 + H2O＝Cu2(OH)2CO3↓ + CO2↑ + Na2SO4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。
[实验用品]仪器：试管、水浴锅、抽滤瓶、布氏漏斗、烧杯药品：0.5 mol·L-1的CuSO溶液、0.5 mol·L-1的Na2CO3溶液4材料：滤纸[实验内容]一、实验条件的探求1．温度对碱式碳酸铜制备的影响取8支试管分成两列，其中4支管内各放2 ml 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，另外4支管中各放2 ml 0.5 mol·L-1的Na2CO3溶液，分别成对置于40 ℃、55 ℃、70 ℃、85 ℃水浴中平衡一段时间，然后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液的试管中，振荡，再放入各自水浴中，观察沉淀的生成及其转变的快慢、沉淀的颜色。
由实验结果得出最佳实验条件。
2．CuSO4和Na2CO3配比的影响取8支试管分成两列，其中4支试管内各加入2 ml 0.5 mol·L-1CuSO4溶液，另外4支分别加入1.6 ml、2.0 ml、2.4 ml、2.8 ml 0.5 mol·L-1Na2CO3溶液，分别成对置于你所选定温度的水浴中，平衡一段时间后，依次将CuSO4溶液分别倒入Na2CO3溶液的试管中，振荡，观察各试管生成沉淀的颜色、多少及转化的快慢，确定你的配比。
二、碱式碳酸铜的制备取2只250 ml烧杯，分别加入100 ml、0.5 mol·L-1CuSO4溶液及你所选择的配比加入0. 5 mol·L-1Na2CO3溶液，置于你所选定的温度的水浴中平衡，然后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液的烧杯中，等沉淀下沉后，用倾泌法洗涤沉淀数次，抽滤，用水洗至滤液中不含SO42－为止，将所得产品于50 ℃左右烘1小时，称量，计算产率。
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相对湿度 60% 60% 60% p（ H 2 O） / p 0．01901 0．01901 0．01901 pH 6．50 5．63 4．50
大气的降水酸度不同时反应的热力学数据 （ 298 K）
φ A（ O 2 / H 2 O） / V 0．842 0．893 0．960 φ A（ Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 / Cu） / V 0．080 0．132 0．198 E /V 0．762 0．761 0．762 Δ r G m / （ kJ·mol －1 ） －294 －294 －294
由表 3 数据可知， 在 pH = 5．63、 大气的相对湿度为 60% 时， 水由气态变为液态时反应的电动势由 0． －1 －1 761 V 升高至 0．831 V， 自由能变则由 － 294 kJ· mol 降低为 － 321 kJ · mol 。 即在相同酸度条件下， 当 铜表面有液态水存在时， 其生成铜绿的自发性大于在潮湿空气中的自发性 。 4 结论 通过热力学分析可知， 在酸性条件下， 铜单质与二氧化碳、 水反应生成碱式碳酸铜的自发性与大气 的相对湿度及水的存在状态有关 ， 与酸度的大小关系不大。其他条件相同时， 相对湿度越大， 反应的自 发性越大； 水由气态变为液态时， 反应的自发性大大增加。该反应的自发性越大， 铜制品被腐蚀的趋势 就越大。因此， 在空气湿度较大或者说大气降水比较多的地区 ， 铜制品容易受到腐蚀而变成碱式碳酸 减缓铜器被腐蚀， 应尽可能使铜器保持干燥， 并处于空气湿度较小的环境中。 铜。要保护铜器，
＊ 基金资助： 咸阳师范学院教改项目（ No．201302016） ； 咸阳师范学院专项科研基金资助项目（ No．11XSYK205 ） ； 陕西公办普通本科
［1 ］
， 俗
称铜绿， 组成为 Cu 2（ OH） 2 CO 3 ， 不溶于水。在自然界中， 铜通常以此种化合物的形式存在。 其反应式如
2014］ 16 号， 高等学校教学改革研究项目（ 13BZ52） ； 2014 年陕西本科高校省级人才培养模式创新实验区项目（ 陕教高［ 第 57 项） Email： zhangyl801128@ 163．com ＊ ＊ 通讯联系人，
第5期
张引莉 等： 铜在空气中生成碱式碳酸铜的热力学分析
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［3 ］ 重， 大气中的氮氧化合物、 硫氧化合物含量较高时， 大气降水的 pH＜5．63 。 如果假定空气相对湿度为
60% ， 应用式（ 4） 、 式（ 5） 计算得到的大气降水酸度改变时电极电势、 电动势及自由能变的具体数值见 表 2。
2+ = φ / Cu） + A （ Cu
（ p（ O2 ） / p ） 0．0591 lg 4 （ p（ H 2 O） / p ）
2
（ 4）
4 ［ H +］ 2．303 × 8．314 × 298 lg 4 × 96500 （ p（ H 2 O） / p ） 3（ p（ CO 2 ） / p ）
Abstract
This article studied the electromotive force and free energy change of the reaction that copper is trans-
formed into cupric subcarbonate under different pH，humidity，and water states． The size of the pH value has no effect on spontaneity in the acidic pH； when atmospheric carbon dioxide reaches the saturation value and air humidity increases，the spontaneity of reaction increases slightly； when water changes from gaseous into liquid under the same conditions，the spontaneity of reaction increases． Key Words Cupric subcarbonate； Humidity； Electromotive force； Gibbs free energy
－ +
（ 2） φA = ？ （ 3）
CO 2 溶于水形成 H 2 CO 3 ， 一般说来， 正常大气降水的酸度来源于降水对大气中 CO 2 气体的吸收， 使大
［2 ］ 气降水呈弱酸性。大气中 CO 2 达到溶解平衡时， 大气降水的 pH = 5．63 。假设在 298 K 的潮湿空气中 CO 2 达到溶解平衡， 此时大气降水的 pH = 5．63。 当空气的相对湿度不同时，式 （ 2 ） 及式 （ 3 ） 的电极电
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大学化学
第 30 卷
2Cu +O 2 +H 2 O +CO 2 = Cu（ OH） 2 ·CuCO 3
（ 1）
因此， 研究单质铜在空气中生成铜绿的热力学自发性 ， 对于铜的防护具有重要意义。本文拟从电化学的 角度探究 298 K 时在湿度、 酸度、 水的存在状态不同时， 单质铜在空气中生成铜绿的热力学自发性 。 1 湿度的影响 大气中二氧化碳的体积分数约为 0．0355% ， 氧气的体积分数约为 20．942% 。 p （ CO 2 ） / p 近似等于 大气中二氧化碳的体积分数 0．0355% ， 同样 p（ O 2 ） / p 近似等于大气氧气的体积分数 20．942% 。 在 298 K 时， 水的饱和蒸气压为 3．169 kPa。如果把式（ 1） 设计成原电池， 则半反应式为： + － 正极反应： O 2 + 4H + 4e = 2H 2 O（ g） φ A = 1．185 V 负极反应： 2Cu + 3H 2 O（ g） + CO 2 － 4e = Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 + 4H
图1
pH 图 电极电势-
由图 1 可看出电对 O 2 / H 2 O 的电极电势高于电对 Cu （ OH ） 2 · CuCO 3 / Cu 的电极电势， 故 O 2 与 Cu 的氧化还原反应可以发生， 其还原产物为 H 2 O， 氧化产物为 Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 。 3 水的存在状态的影响 如果某一地区降雨比较多， 常年空气相对湿度都比较大， 则在单质铜表面， 水主要以液体的形式存 在， 把式（ 1） 设计成原电池， 其半反应式可写为： + － 正极反应： O 2 + 4H + 4e = 2H 2 O（ l）
0．0591 1 lg 4 p（ CO 2 ） / p
（ 11）
假定大气中 CO 2 在液态水中达到溶解平衡， 应用式 （ 4 ） 、 式（ 5） 、 式 （ 10 ） 和式 （ 11 ） 计算水的存在状 态不同时反应（ 1） 的电极电势、 电动势及自由能变， 具体数值见表 3。
表3
水的存在状态 气态（ 相对湿度 60% ） 液态 pH 5．63 5．63
பைடு நூலகம்
Thermodynamic Analyses of Formation of Cupric Subcarbonate from Copper in Air*
＊ Zhang Yinli ＊
Fan Guang
Sun Jiajuan
（ College of Chemistry and Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000，Shaanxi，China）
表1
pH 5．63 5．63 5．63 相对湿度 40% 60% 80% p（ H 2 O） / p 0．01268 0．01901 0．02535
大气的相对湿度不同时反应的热力学数据 （ 298 K）
φ A（ O 2 / H 2 O） / V 0．898 0．893 0．889 φ A（ Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 / Cu） / V 0．139 0．132 0．126 E /V 0．759 0．761 0．763 Δ r G m / （ kJ·mol －1 ） －293 －294 －295
大气中水的存在状态不同时反应的热力学数据 （ 298 K）
φ A（ O 2 / H 2 O） / V 0．893 0．886 φ A（ Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 / Cu） / V 0．132 0．055 E /V 0．761 0．831 Δ r G m / （ kJ·mol －1 ） －294 －321
= 0．337 － 0．0591pH +
0．0591 1 lg 3 4 （ p（ H 2 O） / p ） （ p（ CO 2 ） / p ）
（ 5） （ 6） （ 7）
E = φ A（ O 2 / H 2 O） －φ A（ Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 / Cu） Δ r G m = －nFE
－
φ A = 1．229 V
+
（ 8） φA = ？ （ 9）
负极反应： 2Cu + 3H 2 O（ l） + CO 2 － 4e = Cu（ OH） 2 ·CuCO 3 + 4H φ A（ O 2 / H 2 O ） = φ A （ O 2 / H 2 O） + 2．303 × 8．314 × 298 4 lg［ H +］ （ p（ O2 ） / p ） 4 × 96500 0．0591 lg（ p（ O 2 ） / p ） 4
由表 1 可看出， 在大气降水的 pH = 5．63 时， 随着空气相对湿度的增加， 式（ 2） 、 式 （ 3 ） 的电极电势 均减小； 相对而言， 式（ 3） 的电极电势随相对湿度的增加减小得多一些 ， 故电动势略升。 但整体上， 在酸 －1 相对湿度大于 40% 时， 其电动势远远大于 0．2 V， 自由能变小于 － 293 kJ·mol ， 该反应正向进 性条件下， 行的自发性比较大。 2 酸度的影响 当大气中 CO 2 没有达到溶解平衡， 并且空气质量较好时， 大气降水 pH＞ 5．63； 反之， 当环境污染严