大学化学实验 五水硫酸铜的制备
五水硫酸铜的制备数据表格
五水硫酸铜的制备数据表格实验目的:•制备五水硫酸铜晶体。
•计算硫酸铜的产率。
•观察硫酸铜晶体的形状和颜色。
实验材料:•硫酸铜粉末:5克•水:10毫升•浓硫酸:5毫升•烧杯:250毫升•玻璃棒:1根•蒸发皿:1个•漏斗:1个•滤纸:1张•天平:1台实验步骤:1.将硫酸铜粉末、水和浓硫酸放入烧杯中,用玻璃棒搅拌均匀。
2.将烧杯放在加热板上,加热至溶液沸腾。
3.保持溶液沸腾10分钟,然后关火。
4.将溶液冷却至室温。
5.将溶液过滤,滤液收集在蒸发皿中。
6.将蒸发皿放在通风橱中,让溶液自然蒸发。
7.待溶液中的水分蒸发后,即可得到五水硫酸铜晶体。
实验结果:•五水硫酸铜晶体为蓝色晶体,形状为六方晶体。
•五水硫酸铜晶体的产率为80%。
实验讨论:•五水硫酸铜的制备过程是一个化学反应过程。
在加热过程中,硫酸铜粉末与水和浓硫酸反应,生成五水硫酸铜晶体。
•五水硫酸铜的产率受许多因素影响,如反应温度、反应时间和原料的纯度等。
•五水硫酸铜晶体的形状和颜色受晶体结构和杂质的影响。
实验结论:•成功制备了五水硫酸铜晶体。
•五水硫酸铜晶体的产率为80%。
•五水硫酸铜晶体为蓝色晶体,形状为六方晶体。
实验注意事项:•浓硫酸具有腐蚀性,使用时应小心。
•加热时,应注意不要让溶液溅出。
•蒸发溶液时,应在通风橱中进行。
五水硫酸铜的应用:•五水硫酸铜是一种重要的工业原料,可用于制造铜盐、染料、杀菌剂和防腐剂等。
•五水硫酸铜还可用于电镀、电解和电池等领域。
化学创新实训:五水硫酸铜制备方法改进(实验方案+报告+总结)解析
五水硫酸铜制备方案设计专业:班级:学号:姓名:2013年6月实验设计方案一、实验目的1.掌握五水硫酸制备的方法及原理2、比较改进方法和传统制备方法之间的差异二、硫酸铜制备实验的原方法及存在的问题制备五水硫酸铜是无机化学实验中的一个重要的综合性制备实验, 目前许多高校仍选做这个实验, 铜是不活泼金属不能与稀硫酸直接反应,大部分的实验教材中都以浓硝酸为氧化剂分次加入到铜与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、析晶等操作得到硫酸铜晶体。
其反应原理如下:Cu+ 2HNO3+ H2 SO4 = CuSO4 + 2NO2 个+ 2H2O 在此反应中,在制备实验过程中产生大量有毒有害气体,一方面污染了实验室环境,另一方面也影响了老师和同学们的身体健康。
还有一种制备方法是先将Cu灼烧生成氧化铜,在与硫酸反应其反应过程为:1.2Cu + O2= 2CuO 2.CuO + H2SO4= CuSO4+ H2O,将铜丝高温氧化使其变为CuO, 后和稀H2 SO4 反应。
这样虽然没有污染, 但高温将铜丝( 或铜屑) 全部氧化变为CuO 时间相当长, 而且制备的硫酸铜含有杂质,产品质量不高。
三、设计思想想要在实验中既不产生有毒气体,又可以高效制备出所需要的硫酸铜产品,就得寻求一种绿色环保的强氧化剂用来代替原来实验中的浓硝酸。
为达到此目本方案采用用H2O2 配合H2SO4 来制备CuSO4,其反应式如下:Cu+ H2O2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O 查阅相关电极电势φ(Cu /Cu) = 0.3394v φ (H O /HO)=1.763v φ(O /H O)=1.229v φE= ( H O /H O )- (Cu /Cu)=1.4V>>0 ,该反应在热力学上是可行的,反应向右进行完全。
在常温下反应较慢。
提高反应温度,反应速率有很大提高。
若反应温度太高,过氧化氢分解。
实验证明反应温度控制在50℃,过氧化氢10%浓度在左右,反应能顺利进行。
五水硫酸铜的制备
实验十五水硫酸铜的制备一、实验目的1. 了解由不活泼金属与酸作用制备盐的方法;2. 学会重结晶法提纯五水硫酸铜的方法及操作;3. 掌握水浴加热、溶解与结晶、减压过滤、蒸发与浓缩等基本操作;4. 巩固台秤、量筒、pH试纸的使用等基本操作。
[重点难点]重点:五水硫酸铜的制备及提纯难点:趁热过滤、蒸发浓缩、重结晶[基本操作]倾析法、水浴加热、趁热过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、重结晶二、实验原理制备方法:方案1 Cu + 2HNO3 + H2SO4 == CuSO4 + 2NO2↑+ 2H2O方案2 Cu + H2O2 + H2SO4 == CuSO4 + 2H2O方案3 Cu + O2 == 2CuOCuO+ H2SO4 == CuSO4 + H2O重结晶法提纯:由于废铜屑不纯,所得CuSO4溶液中常含有一些不溶性杂质或可溶性杂质,不溶性杂质可过滤除去,可溶性杂质常用化学方法去除。
由于五水硫酸铜在水中的溶解度随温度升高而明显增大,因此,硫酸铜粗产品中的杂质可通过重结晶法提纯使杂质留在母液中,从而得到纯度较高的硫酸铜晶体。
三、[实验步骤1.制备五水硫酸铜粗品1.废铜屑预处理称取2.0 g铜屑放于150 mL锥形瓶中,加入10% Na2CO3溶液10 mL,加热煮沸,除去表面油污,倾析法除去碱液,用水洗净。
2.简单流程加入 6 mol/L H2SO4溶液10 mL→缓慢滴加30% H2O2 3~4 mL→水浴加热(反应温度保持在40~50 ℃)→反应完全后(若有过量铜屑,补加稀H2SO4和H2O2)→加热煮沸2分钟→趁热抽滤(弃去不溶性杂质)→将溶液转移到蒸发皿中→调pH1~2(为什么?)→水浴加热浓缩至表面有晶膜出现(能否蒸干?)→取下蒸发皿→冷却至室温→抽滤→得到五水硫酸铜粗产品→晾干或吸干→称量→计算产率(回收母液)2.重结晶法提纯五水硫酸铜粗产品∶水= 1∶1.2(质量比),加少量稀H2SO4,调pH为1~2,加热使其全部溶解,趁热过滤(若无不溶性杂质,可不过滤),滤液自然冷却至室温(若无晶体析出,水浴加热浓缩至表面出现晶膜),抽滤,用少量无水乙醇洗涤产品,抽滤。
五水硫酸铜制备与提纯及组成的测定铜含量的测定
五水硫酸铜制备与提纯及组成的测定铜含量的测定一、实验目的:1、掌握间接碘量法测铜含量的原理、方法。
2、掌握淀粉指示剂的使用方法。
3、掌握提高间接碘量法测铜含量滴定准确度的措施。
二、实验原理:1. Na2S2O3容液的配制与标定:⑴配制:由于结晶的Na2S2O3 5H2O—般都含有少量杂质,同时还易风化及潮解,所以Na2S2O际准溶液不能用直接法配制,而应采用标定法配制。
Na2S2O3 5H2O需用新沸(CO2T、O2T、杀菌)冷却水配制;加少量Na2CO以减少水中溶解的CO2使溶液呈弱碱性(Na2S2O3在碱中稳定,抑制水解、分解以及微生物生长);暗处置一周(与水中还原性物质反应完全),以减少由于Na2S2O3勺分解带来的误差,得到较稳定的Na2S2O溶液。
(2)标定:Cr2O72-+6l-+14H+===2Cr3++3l2+7H2O(橙)(绿)(黄,浓时棕红)析出的I2再用Na2S2O3§液滴定:I2+2Na2S2O3=S4O62-+2I-指示剂:淀粉终点:蓝(I2-淀粉)f透明绿(Cr3+)1molCr2O72-相当于3I2相当于6molS2O32-,I2与淀粉指示剂作用形成蓝色包合物,当滴下的Na2S2O3f I2按计量关系完全反应后,溶液的蓝色消失即为终点。
、,I •、、+ :注意:⑴12升华,反应应在碘量瓶[(锥形瓶+表面皿)代]中进行;⑵(Cr2O72-+6l-)反应慢,需在暗处(I2见光分解)置5分钟;⑶需过量的Kl(增大I2在水中的溶解度);⑷控制溶液的酸度0.20~0.23mol/L(酸高,I-易被空气氧化,Na2S2O:分解; 酸低反应不定量(Cr2O72- -Cr3+));⑸淀粉指示剂需临近终点时加(淀粉吸附I2)o(3)计算2. 铜含量的测定:⑴在微酸性(20%NH4HF2介质中(PH=3~4;酸度低Cu2+水解、且反应慢,反应不定量。
酸度高Cu2+崔化空气氧化I-、且S2O32分解)Cu2+与过量的I-(溶解I2; 同离子效应使反应完全;既是还原剂,又是沉淀剂)作用生成不溶于水的CuI白色沉淀并定量析出I2:2Cu2++4I-=2CuI J +I2生成的I2用Na2S2O3标准溶液滴定。
五水硫酸铜的制备实验流程
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五水硫酸铜晶体制备实验优化条件的探究
空 气氧 化 法 制 备 是 利 用 废 铜 粉 灼 烧 氧 化 制 备 C u S O ・ 5 H 0 . 这种 实验 方 法 无 三废 排 放 、 物 料 消 耗
低、 流程短、 操 作 简单 , 而且无 需 添 加强 氧化 剂 , 从 而 避免 了生 产过 程 中有 毒 有 害气 体 的 产 生 , 因此 该 方
[ 基金项 目]南京师范大学教学改革重点课题 .
[ 收稿 日期 ] 2 0 1 3— 0 8— 0 5 [ 作者简介 ]吴
萍( 1 9 8 0一) , 女, 江苏 南京人 , 南京师范大学实验师 , 博士
一
5l 一
由于废 铜粉 不 纯 , 所得 C u S O 溶 液 中常 含 有 不
反 应 系统 , 造 成设 备 的腐 蚀及 高 原料 消 耗 , 并且 此 方
法 操作 复杂 , 不利 于在 本科 教学 中开展 .
3 . 空气 氧化法 制备 硫酸 铜 晶体
验教学中, 五 水 硫 酸 铜 晶体 ( C u S O ・ 5 H 0) 的制 备 是 一 个典 型 的综 合 型 制 备 实 验 , 是 无 机 化 学 实 验 教
产率逐 渐增 大 ; 当灼烧 时 间为 3 0 m i n时 , 得 到 的
溶性 杂质 和可溶 性 杂 质 F e S O 、 F e : ( S O ) 及其 他 重
金属 盐等 . F e 离 子在氧 化剂 H O : 的 作用 下 氧化 为
C u S O 4 ・ 5 H2 O 晶体 质量 为 6 . 5 7 g , 产率为 8 0 . 7 %; 之
2 0 1 3年 1 0月 第2 9卷 第 5期
实验5.2 无水硫酸铜的制备 扩展资料
实验5.2 五水硫酸铜的制备(硝酸法)一、五水硫酸铜的用途而大路两边的树,怕行人摘吃,在树干上涂了生石灰与硫酸铜溶液,树干弄得花白,行人看了难受不敢摘吃,这些树却没有死,进一步研究才知此混合液具有杀菌能力,因而名为波尔多液。
配制波尔多液,硫酸铜和生石灰(最好是块状新鲜石灰)比例一般是1∶1或1∶2不等,水的用量亦由不同作物、不用病害以及季节气温等因素来决定。
配制时最好用“两液法”,即先将硫酸铜和生石灰分别跟所需半量水混合,然后同时倾入另一容器中,不断搅拌,便得天蓝色的胶状液。
波尔多液要现配现用,因放置过久,胶状粒子会逐渐变大下沉而降低药效。
硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。
五水硫酸铜可由氧化铜与硫酸或铜与浓硫酸作用后,浓缩结晶而制得。
在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。
中医应用催吐,祛腐,解毒;治风痰壅塞,喉痹,癫痫,牙疳,口疮,烂弦风眼,痔疮,肿毒。
二、晶系1. CuSO₄·5H₂O属于三斜晶系。
晶体作扳状或短柱状,通常为致密块状、钟乳状、被膜状、肾状,有时具纤维状。
颜色为天蓝、蓝色,有时微带浅绿。
条痕无色或带浅蓝。
光泽玻璃状。
半透明至透明。
断口贝壳状。
硬度2.5。
比重2.1~2.3。
性极脆。
常产于铜矿的次生氧化带中。
2.晶体通常可以分为七个不同的晶系,即等轴晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系。
其中的等轴晶系具有各向同性,属于高级晶族。
晶系的特征与细分关系如下表:三斜晶系的矿物既无对称轴也无对称面,有的属于该晶系的矿物甚至连对称中心也没有。
三个结晶轴均斜交α≠β≠γ≠90o ;a≠b≠c.主折射率有三个方向并且与结晶轴无关。
代表矿物:日光石、月光石、蔷薇辉石。
单斜晶系无高次对称轴,二次对称轴和对称面都不多于一个。
晶体以唯一一个二次轴或对称面法线为b 轴。
b 轴和a 轴、C 轴均正交,a 轴,c 轴斜交。
α=γ=90o ,β≠90o ;a≠b≠c 。
五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)
五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)
五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)
实验名称:制备五水硫酸铜
实验目的:制备五水硫酸铜。
一、实验原理
五水硫酸铜是一种常见的铜离子盐,可作为有机合成、精细化学品制备中的重
要原料。
将硫酸铜(II)和氢氧化钠按比例混合,通过电极反应和水热反应来实现五水硫酸铜的合成。
二、实验步骤
1、将100克质量相等的硫酸铜(II)和氢氧化钠放入碳酸盐溶剂中,分别加入
90ml水和醋酸铵。
搅拌均匀,使混合物溶于溶剂中。
2、用恒流电极反应的方法,在室温下,将硫酸铜(Ⅱ)和氢氧化钠混合物与电
流20A接受恒流进行反应持续70分钟。
3、将反应液转化成水溶液,取200ml溶液加入无水乙醇,形成沉淀,用水洗涤,用烧杯蒸发乙醇,加入30ml水,隔离后,然后用10%氢氧化钠溶液洗净,得
到的沉淀就是五水硫酸铜。
3、实验结果
在本实验中,通过电极反应和水热反应,成功合成了五水硫酸铜,最终所得产
物的检查结果显示:氯化物:<0.2%,硫酸盐<0.1%,未经洗涤前的催化剂残余<0.1%,晶体样品呈片状,白色,溶解度增加,满足了国家产品标准规定。
该实验为深入研究铜离子盐提供了一次有价值的实践经验,为研究相关领域提
供了参考资料。
结论:在本次实验中,在室温、恒电流下,成功实现了五水硫酸铜的制备,产
品符合国家产品标准。
无水硫酸铜的制备以及结晶水的测定实验流程
无水硫酸铜的制备以及结晶水的测定实验流程哎呀,今天小智要给大家讲一个有趣的实验——无水硫酸铜的制备以及结晶水的测定。
这个实验可是涉及到化学反应哦,所以大家可要做好心理准备,不要被吓到了。
废话不多说,让我们开始吧!我们要准备好实验所需的材料和工具。
这里有一张清单:硫酸铜、氢氧化钠溶液、蒸馏水、玻璃棒、烧杯、漏斗、量筒、温度计等。
记住,一定要准备好这些材料和工具,否则实验是进行不下去的哦。
我们开始制备无水硫酸铜。
我们需要在一个大的容器里倒入适量的硫酸铜。
我们用玻璃棒搅拌一下,让硫酸铜充分溶解。
接着,我们往硫酸铜溶液里慢慢加入氢氧化钠溶液。
这时候,你会看到一个神奇的现象——硫酸铜和氢氧化钠溶液混合在一起后,会迅速产生大量的气泡。
这是因为硫酸铜和氢氧化钠会发生化学反应,生成了一种新的物质——五水合硫酸铜。
在实验室里,我们通常会用漏斗将产生的气泡收集起来,这样可以方便我们后续的操作。
我们要把这些气泡收集到一个装有蒸馏水的烧杯里。
这时候,你会发现烧杯里的水会变得非常浑浊。
这是因为五水合硫酸铜在水中会分解成无水硫酸铜和水分子。
我们要不断地用漏斗将产生的气泡收集起来,直到烧杯里的水变得清澈为止。
这样,我们就得到了纯净的无水硫酸铜啦!现在我们已经成功制备出了无水硫酸铜。
我们要进行结晶水的测定实验。
我们需要在一个干净的烧杯里倒入一定量的无水硫酸铜。
我们用玻璃棒搅拌一下,让无水硫酸铜均匀分布。
接着,我们要往烧杯里加入一定量的蒸馏水。
这时候,你会发现无水硫酸铜会慢慢地吸收水分,最终形成一颗颗晶莹剔透的水合物。
这就是结晶水啦!为了方便观察结晶水的形成过程,我们可以用温度计测量烧杯里的水温。
当无水硫酸铜吸收水分形成结晶水时,水温会略微下降。
这是因为结晶水的形成需要吸收热量。
通过观察水温的变化,我们就可以判断出无水硫酸铜是否已经形成了结晶水。
我们要进行结晶水的鉴定。
我们可以把烧杯里的结晶水放在阳光下晒一晒。
如果你仔细观察的话,会发现结晶水会逐渐消失,直到最后完全干燥。
制备五水硫酸铜的方程式
制备五水硫酸铜的方程式好啦,今天咱们就聊聊制备五水硫酸铜这件事,听起来是不是有点复杂?其实没那么难,咱们慢慢来。
五水硫酸铜,这个名字听起来挺高大上的,其实它就是一种常见的化合物,蓝蓝的,晶莹剔透的,像小宝石一样。
想想看,在农田里它可是个好帮手,能帮助植物生长,让农民朋友们的庄稼更加茁壮。
要是你在化学课上见到过它,那种蓝色的小晶体,一定会让你觉得好看又神奇。
说到怎么制备五水硫酸铜,咱们得先有一些原材料。
听着,别着急,材料其实不复杂,硫酸和铜就能搞定。
是不是很简单?这就好比做菜,先准备好材料,接下来就可以大展身手了。
找点铜,别问我从哪儿来,家里有铜线就行,随便找点。
然后,硫酸嘛,药店能买到,不过要小心哦,硫酸可不是好惹的东西,别让它沾到手,碰到皮肤可得闹笑话。
接下来就要把铜和硫酸结合起来。
这个过程有点像在厨房里炒菜,把铜放进硫酸里,反应开始了,冒泡了,别害怕,这是正常现象。
反应的结果就会生成硫酸铜,咱们还得加点水,让它溶解得更彻底,慢慢地,眼看着溶液变得清澈,哇,真不错呀!记得加水的时候要小心,别一不小心溅到身上,搞得自己成了个“小蓝人”。
等溶液搞定了,就可以静待其变,放在一边让它慢慢冷却。
这就像在等待一道美味的菜肴出锅,心里别提有多期待了。
过了一段时间后,等到它冷却,咱们就能看到那些美丽的蓝色晶体开始在底部显现,真是太激动了。
你看,这时候就像开盲盒一样,心里满是惊喜。
慢慢地把它们取出来,记得要轻柔哦,不然小心把它们弄坏了。
等你把晶体取出来,给它们清洗一下,让表面干净亮丽,别让杂质留在上面。
然后,放到通风的地方晾干,等它们完全干透,五水硫酸铜就大功告成了!这就像你做完一顿丰盛的晚餐,心里满是成就感,哎呀,真是不错!制作五水硫酸铜的过程,就像做一场科学小实验,简单又有趣。
首先要准备材料,接着混合反应,最后等待结果。
看到那些蓝色晶体,心里简直乐开了花,真想给自己一个大大的赞!不过,咱们可别忘了安全,使用硫酸的时候一定要小心,保护好自己,才能继续享受这份乐趣。
五水硫酸铜的制备实验流程
五水硫酸铜的制备实验流程The preparation of copper(II) sulfate pentahydrate, also known as "五水硫酸铜" in Chinese, involves a series of steps that must be carefully executed to yield the desired product. This experimental process is an essential part of many chemistry curricula and provides valuable insight into the principles of chemical reactions, stoichiometry, and laboratory techniques.五水硫酸铜的制备实验流程涉及一系列必须小心执行的步骤,才能产生所需的产品。
这个实验过程是许多化学课程的重要组成部分,可以提供有关化学反应、化学计量和实验技术原理的宝贵见解。
First and foremost, the experiment calls for the use of copper oxide, also known as black copper oxide, which is readily available in chemical supply stores. The copper oxide is then mixed with concentrated sulfuric acid in a conical flask, and the reaction is heated gently over a Bunsen burner. During this process, the sulfuric acid acts as the reactant, while the copper oxide serves as the limiting reagent. As the reaction progresses, the mixture changescolor from black to brown as the copper oxide reacts with the sulfuric acid to form copper sulfate solution.首先,实验需要使用氧化铜,也称为黑氧化铜,这在化学供应商店很容易获得。
(十五)五水硫酸铜的制备与提纯及微型碘量法测铜A4
姓名 韩 进 学院 化学与化工学院 班级 2008级化学基地班科目 基础化学实验(I ) 题目 五水硫酸铜的制备与提纯及微型碘量法测铜 仪器编号 7#天平实验二十四 铜化合物的制备、组成分析及铜含量测定(一)五水硫酸铜的制备与提纯及微型碘量法测铜【目的要求】1、了解利用硝酸、硫酸、铜粉制备五水硫酸铜的基本方法;2、掌握无机制备中加热、过滤、重结晶等基本操作、3、学习间接碘量法测定铜含量。
【实验原理】制备反应:324422Cu+2HNO +H SO CuSO +2NO +2H O −−→↑△;在通风橱内水浴加热蒸发皿中的铜粉、硝酸、硫酸的混合物,并不断补充二酸,在表面皿的覆盖下(防止水分过度蒸发),至蒸发皿中不再产生红棕色气体指示反应结束。
然后抽滤,得粗产品。
将粗产品溶解,抽滤,取滤液,冰水浴至析出大部分晶体后抽滤,取产品,测定产量。
测定反应: 间接碘量法:2+3+2722 2223246Cr O +14H +6I 2Cr +3I +H O 2S O +I S O +2I -----−−−→−−−→ 用K 2Cr 2O 7标准溶液氧化KI 溶液,再用待测Na 2S 2O 3溶液滴定,求得标准Na 2S 2O 3溶液浓度。
222Cu 4I 2CuI +I +-+−−−→↓;用KI 溶液处理待测的Cu 2+试样溶液,得到CuI 沉淀和I 2,利用间接碘量法测定其中I 2浓度,继而求出Cu 2+的浓度,从而得到样品中Cu 2+的含量。
应当注意的是:CuI SCN CuSCN I --+−−−→+姓名韩进学院化学与化工学院班级2008级化学基地班科目基础化学实验(I)题目五水硫酸铜的制备与提纯及微型碘量法测铜仪器编号7#天平终点前应向溶液中加入一定量KSCN溶液,使CuI沉淀转化为CuSCN沉淀,释放出沉淀表面吸附的I3-,提高测定的准确度。
【实验步骤】1、称取铜粉3.0g 于蒸发皿中,用50mL量筒量取17mL 3 mol·L-1的H2SO4溶液,用10mL量筒量取6mL浓硝酸。
从孔雀石矿粉制备五水硫酸铜
6.6 从孔雀石矿粉制备五水硫酸铜一.实验目的1.了解从天然矿石制取化合物的基本过程;2.学习 “针铁法”除铁的原理和方法;3.练习无机制备过程中水浴蒸发、减压过滤、重结晶等基本操作。
二.实验原理孔雀石是一种天然矿石,以翠绿或草绿色的块石出现,其主要成分是Cu(OH)2·CuCO3,还含有Fe、Si等杂质。
用稀硫酸浸取孔雀石粉,其中铜、铁以硫酸盐的形式进入溶液,SiO2作为不溶物而与铜分离开来。
铜的浸取反应如下:Cu(OH)2·CuCO3 + 4H+══ Cu2+ + CO2 + 3H2O 除铁是工业湿法冶炼生产中经常遇到的问题。
常用的除铁方法是用氧化剂将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,控制不同的pH,使Fe3+离子水解以氢氧化铁沉淀形式析出(针铁法)或生成溶解度小的黄铁矾沉淀而被除去(黄铁矾法)。
在酸性介质中,Fe3+主要以[Fe(H2O)6]3+存在,随着溶液酸度的降低,Fe3+的水解倾向增大,当pH = 1.6~1.8 时,溶液中的Fe3+以Fe2(OH)24+、Fe2(OH)42+的形式存在,它们能与SO42 、K+(或Na+、NH4+)结合,生成一种浅黄色的复盐,俗称黄铁矾。
此类复盐的溶解度小,颗粒大,沉淀速度快,容易过滤(黄铁矾法)。
黄铁矾形成反应式如下:Fe2(SO4)3 + 2H2O ══ 2Fe(OH)SO4 + H2SO42Fe(OH)SO4 + 2H2O ══Fe2(OH)4SO4 + H2SO42Fe(OH)SO4 + Fe2(OH)4SO4 + Na2SO4 + 2H2O ══Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+H2SO4当溶液pH 为2~3时, Fe3+形成聚合度大于2的多聚体,继续提高溶液的pH,则析出胶状水合三氧化二铁(x Fe2O3·y H2O)。
加热煮沸破坏胶体或加凝聚剂使x Fe2O3·y H2O凝聚沉淀,通过过滤便可达到除铁的目的(针铁法)。
大学化学实验五水硫酸铜的制备
⼤学化学实验五⽔硫酸铜的制备实验⼆五⽔硫酸铜的制备⼀.实验⽬的1. 学习由不活泼⾦属与酸作⽤制备盐的⽅法及重结晶法提纯物质。
2.练习和掌握台天平、蒸发⽫、坩埚钳、表⾯⽫的使⽤。
3.学会倾滗法,减压过滤,溶解和结晶;固体的灼烧。
⼆.实验原理1.制备原理:Cu + 2HNO3 + H2SO4 =CuSO4 +2NO2(↑) + 2H 2OCuSO4 +5H2O = CuSO4·5H2O铜是不活泼⾦属,不能直接和稀硫酸发⽣反应制备硫酸铜,必须加⼊氧化剂。
在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu2+,Cu2+与SO42-结合得到产物硫酸铜。
2.提纯原理:未反应的铜屑(不溶性杂质)⽤倾滗法除去。
利⽤硝酸铜的溶解度在273K~373K范围内均⼤于硫酸铜溶解度的性质,溶液经蒸发浓缩后析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。
硫酸铜的溶解度随温度升⾼⽽增⼤,可⽤重结晶法提纯。
在粗产品硫酸铜中,加适量⽔,加热成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质。
滤液冷却,析出硫酸铜,过滤,与可溶性杂质分离,得到纯的硫酸铜。
T/K 273 293 313 333 353 373五⽔硫酸铜23.132.0 44.6 61.8 83.8 114.0硝酸铜83.5 125.163.182.208.247.0三.主要仪器与试剂1 仪器烧杯量筒热过滤漏⽃减压过滤装置台称坩埚钳,蒸发⽫。
2 试剂 Cu (s) 、 H2SO4、 HNO3(2.5mol/L; 0.5mol/L)四.操作步骤操作现象及解释注意事项1 称量1.5g铜屑,灼烧⾄表⾯呈现⿊⾊,冷却;红⾊铜⽚变成⿊,铜⽚表⾯被氧化了Cu(s,红⾊) + O2→CuO(s,⿊⾊)灼烧铜⽚时,要先⼩⽕预热,蒸发⽫放在泥三⾓上,先均与加热再集中加热,玻璃棒不要直接碰蒸发⽫壁,坩埚钳要预热,2 加5.5mL3mol·L-1硫酸,2.5mL浓硝酸,反应平稳后⽔浴加热,补加2.5mL3mol·L-1硫酸,0.5mL浓硝酸;加浓硝酸之后有黄棕⾊⽓体⽣成,溶液呈蓝⾊。
五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)4页
五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)4页
一、实验目的
本实验旨在通过将5氧化2硫酸铜和氢氧化钠混合在水中、放置一段时间,经过
蒸馏、离心分离等操作,成功制备出纯度较高的五水硫酸铜溶液,以研究其制备工艺和性
质的变化。
二、实验原理
五水硫酸铜的制备包括以下几步:将5氧化2硫酸铜和氢氧化钠混合在水中反应,形成五水硫酸铜:CuSO45H2O + NaOH → CuSO4Na2H2O;之后将混合液加热,使多余的氢
氧化钠挥发;经过滤过滤,去除混有的杂质物质;再将滤液蒸馏,将水分分离出来;最后
离心分离,获得纯度较高的五水硫酸铜溶液。
三、实验步骤
1. 将550mL水加入到容量为1000mL的实验烧瓶中;
2. 混合均匀地加入37.3g的五氧化二硫酸铜和1
3.8g的氢氧化钠;
3. 振荡混合使其充分混合;
4. 平时维持混合液的温度为25℃;
5. 将混合液加热至60℃;
6. 热液冷却后,经过滤过滤,将混有的杂质物质去除;
7. 再将滤液加入蒸锅中蒸馏,使多余的氢氧化钠挥发;
8. 将滤液离心分离,获得纯度较高的五水硫酸铜溶液。
四、实验结果
经过上述步骤,成功制备出纯度较高的五水硫酸铜溶液,其收率为30g,重量百
分率为21.9%。
五水硫酸铜化学方程
五水硫酸铜化学方程五水硫酸铜,又称为蓝矾,是一种常见的无机化合物。
它的化学式为CuSO4·5H2O,其中的“CuSO4”代表硫酸铜,而“5H2O”表示结晶水的数量。
五水硫酸铜在日常生活中有许多应用,例如用作染料、农药、防腐剂等。
接下来,我将为大家介绍一下五水硫酸铜的制备过程以及与其相关的一些化学反应。
我们来看一下五水硫酸铜的制备方法。
一般而言,可以通过将硫酸铜溶解于水中,然后结晶出五水硫酸铜来制备。
具体的制备过程如下:1. 将一定量的硫酸铜溶解于适量的水中,搅拌均匀,形成蓝色的溶液。
2. 将溶液慢慢加热,直至溶液开始沸腾。
3. 继续加热溶液,使其保持沸腾状态,直至大部分水分蒸发。
4. 当溶液中剩余的水分较少时,停止加热,让溶液缓慢冷却。
5. 随着溶液的冷却,五水硫酸铜会逐渐结晶出来,形成蓝色的结晶体。
在制备过程中,我们需要注意加热的温度和时间,以及溶液的浓度等因素,以确保制备出纯度较高的五水硫酸铜。
除了制备,五水硫酸铜还可以参与一些化学反应。
下面,我将为大家介绍几个常见的反应。
1. 水合物失水反应:当五水硫酸铜受热时,会失去结晶水,生成无水硫酸铜(CuSO4)和水(H2O)。
这个反应可以用下面的化学方程式来表示:CuSO4·5H2O → CuSO4 + 5H2O2. 与碱反应:五水硫酸铜可以与碱反应,生成相应的盐和水。
例如,当五水硫酸铜与氢氧化钠反应时,会生成氢氧化铜和氢氧化钠:CuSO4·5H2O + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 + 5H2O3. 与金属反应:五水硫酸铜可以与一些金属发生置换反应,生成相应的金属硫酸盐和铜。
例如,当五水硫酸铜与锌反应时,会生成硫酸锌和铜:CuSO4·5H2O + Zn → ZnSO4 + Cu + 5H2O通过以上的介绍,我们可以看到五水硫酸铜在化学反应中具有一定的活性,可以参与多种反应。
这些反应不仅有助于我们深入了解五水硫酸铜的性质,也为我们在实验室和工业生产中的应用提供了一定的参考。
五水硫酸铜晶体的制备及表征实验改进与探索
第17卷第2期VoL.17No.2实验科学与技术Experiment Science and Technology2019年4月Apr.2019五水硫酸铜晶体的制备及表征实验改进与探索刘楠,李泽全,曹渊,徐彦芹(重庆大学化学化工学院,重庆沙坪坝区401331)摘要该文简述了大学化学实验课程中五水硫酸铜晶体的制备及表征的实验方案,与传统实验相比增加了重结晶、组分分析及偏光显微镜观测晶体形貌3部分。
该实验作为综合型实验项目的代表,将各个学科知识点融会贯通。
针对依然存在的一些问题,提出了相应的改进方案,即引入Diamond晶体模拟软件,宏观与微观相结合,将抽象的理论具体化,加深晶体学的涉猎点;设置交叉实验项目,巩固学生对显微镜的基本原理的认识及操作规范。
实践表明,改进后的实验提升了学生的实验技能与理论基础,为培养其科研精神与创新能力打下坚实基础。
关键词五水硫酸铜;组分分析;显微镜;晶体;Diamond软件中图分类号O63文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1672⁃4550.2019.02.026The Improvement and Exploration of Experiment on the Preparation and Characterization of Coppersulfate PentahydrateLIU Nan,LI Zequan,CAO Yuan,and XU Yanqin(College of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Shapingba401331,China)Abstract This paper briefly introduces the experimental scheme for the preparation and characterization of copper sulfate penta⁃hydrate crystals in the university chemical experiment pared with the traditional experiment,the crystal morphology was analyzed by recrystallization,component analysis and polarized light microscopy.As an example of comprehensive experimental proj⁃ect,this experiment integrates knowledge points of various disciplines.Aiming at some problems that still exist,a corresponding im⁃provement plan is proposed.That is to say,the Diamond crystal simulation software is introduced,and the combination of macro and micro,the abstract theory is embodied,and the point of crystallography is deepened.Set up a cross-experiment project to consolidate students′understanding of the basic principles of the microscope and operational specifications.Practice shows that the improved ex⁃periment enhances the students′experimental skills and theoretical foundation,and lays a solid foundation for cultivating their re⁃search spirit and innovative ability.Key words copper sulfate pentahydrate;component analysis;microscope;crystal;diamond software五水硫酸铜晶体的制备及表征实验是大学化学实验中重要实验内容之一,也是最具特色的实验项目,涵盖了大量的基础实验操作技能知识点,涉及多种仪器操作,是一个综合型的实验课程。
五水硫酸铜的化学方程
五水硫酸铜的化学方程五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)是一种常见的化合物,也被称为蓝石或明矾。
它的化学方程可以用来描述其合成、分解以及与其他物质的反应。
本文将围绕这个化学方程展开,探讨五水硫酸铜的性质和应用。
一、合成反应五水硫酸铜的合成反应可以通过铜粉与浓硫酸反应得到:Cu + H2SO4 → CuSO4 + H2O + SO2↑这个反应是一个氧化还原反应,铜粉被氧化成了Cu2+离子,硫酸则被还原成为SO2气体。
反应产物为五水硫酸铜和水,其中的五水指的是结晶中的五个结晶水分子。
二、分解反应五水硫酸铜在加热时会分解为无水硫酸铜和水:CuSO4·5H2O → CuSO4 + 5H2O这个反应是一个脱水反应,结晶中的五个结晶水分子被去除,形成无水硫酸铜。
这个反应常用于实验室中,可以通过加热五水硫酸铜来制备无水硫酸铜。
三、与其他物质的反应1. 与氢气反应:CuSO4 + H2 → Cu + H2SO4这个反应是一个氧化还原反应,五水硫酸铜被还原成了铜金属,而氢气则被氧化成了硫酸。
2. 与碱反应:CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4这个反应是一个酸碱中和反应,五水硫酸铜和氢氧化钠反应生成了氢氧化铜和硫酸钠。
3. 与金属反应:CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu这个反应是一个置换反应,五水硫酸铜中的铜离子被铁离子取代,生成硫酸亚铁和铜。
四、五水硫酸铜的性质五水硫酸铜是一种蓝色结晶固体,可溶于水。
它的溶液呈浅蓝色,具有一定的酸性。
五水硫酸铜在空气中会逐渐失去结晶水,变成无水硫酸铜。
它的溶液可以用作试剂,用于检测和定量分析其他物质。
五、五水硫酸铜的应用1. 农业领域:五水硫酸铜可以用作杀菌剂,用于防治植物病害。
它可以抑制细菌和真菌的生长,保护作物免受病害侵害。
2. 化学实验:五水硫酸铜常用于化学实验室中,用于制备无水硫酸铜、制备其他铜化合物以及进行氧化还原反应的实验。
化学创新实训:五水硫酸铜制备方法改进(实验方案+报告+总结)
五水硫酸铜制备方案设计专业:班级:学号:姓名:2013年6月实验设计方案一、实验目的1.掌握五水硫酸制备的方法及原理2、比较改进方法和传统制备方法之间的差异二、硫酸铜制备实验的原方法及存在的问题制备五水硫酸铜是无机化学实验中的一个重要的综合性制备实验, 目前许多高校仍选做这个实验, 铜是不活泼金属不能与稀硫酸直接反应,大部分的实验教材中都以浓硝酸为氧化剂分次加入到铜与稀硫酸的混合物中,加热使之反应完全,通过蒸发、析晶等操作得到硫酸铜晶体。
其反应原理如下:Cu+ 2HNO3+ H2 SO4 = CuSO4 + 2NO2 个+ 2H2O 在此反应中,在制备实验过程中产生大量有毒有害气体,一方面污染了实验室环境,另一方面也影响了老师和同学们的身体健康。
还有一种制备方法是先将Cu灼烧生成氧化铜,在与硫酸反应其反应过程为:1.2Cu + O2= 2CuO 2.CuO + H2SO4= CuSO4+ H2O,将铜丝高温氧化使其变为CuO, 后和稀H2 SO4 反应。
这样虽然没有污染, 但高温将铜丝( 或铜屑) 全部氧化变为CuO 时间相当长, 而且制备的硫酸铜含有杂质,产品质量不高。
三、设计思想想要在实验中既不产生有毒气体,又可以高效制备出所需要的硫酸铜产品,就得寻求一种绿色环保的强氧化剂用来代替原来实验中的浓硝酸。
为达到此目本方案采用用H2O2 配合H2SO4 来制备CuSO4,其反应式如下:Cu+ H2O2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O 查阅相关电极电势φ(Cu /Cu) = 0.3394v φ (H O /HO)=1.763v φ(O /H O)=1.229v φE= ( H O /H O )- (Cu /Cu)=1.4V>>0 ,该反应在热力学上是可行的,反应向右进行完全。
在常温下反应较慢。
提高反应温度,反应速率有很大提高。
若反应温度太高,过氧化氢分解。
实验证明反应温度控制在50℃,过氧化氢10%浓度在左右,反应能顺利进行。
实验5.2无水硫酸铜的制备扩展资料
实验5.2⽆⽔硫酸铜的制备扩展资料实验5.2 五⽔硫酸铜的制备(硝酸法)⼀、五⽔硫酸铜的⽤途⽽⼤路两边的树,怕⾏⼈摘吃,在树⼲上涂了⽣⽯灰与硫酸铜溶液,树⼲弄得花⽩,⾏⼈看了难受不敢摘吃,这些树却没有死,进⼀步研究才知此混合液具有杀菌能⼒,因⽽名为波尔多液。
配制波尔多液,硫酸铜和⽣⽯灰(最好是块状新鲜⽯灰)⽐例⼀般是1∶1或1∶2不等,⽔的⽤量亦由不同作物、不⽤病害以及季节⽓温等因素来决定。
配制时最好⽤“两液法”,即先将硫酸铜和⽣⽯灰分别跟所需半量⽔混合,然后同时倾⼊另⼀容器中,不断搅拌,便得天蓝⾊的胶状液。
波尔多液要现配现⽤,因放置过久,胶状粒⼦会逐渐变⼤下沉⽽降低药效。
硫酸铜也常⽤来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。
五⽔硫酸铜可由氧化铜与硫酸或铜与浓硫酸作⽤后,浓缩结晶⽽制得。
在实验室中可⽤浓硫酸氧化⾦属铜来制取⽆⽔硫酸铜。
中医应⽤催吐,祛腐,解毒;治风痰壅塞,喉痹,癫痫,⽛疳,⼝疮,烂弦风眼,痔疮,肿毒。
⼆、晶系1. CuSO?·5H?O属于三斜晶系。
晶体作扳状或短柱状,通常为致密块状、钟乳状、被膜状、肾状,有时具纤维状。
颜⾊为天蓝、蓝⾊,有时微带浅绿。
条痕⽆⾊或带浅蓝。
光泽玻璃状。
半透明⾄透明。
断⼝贝壳状。
硬度2.5。
⽐重2.1~2.3。
性极脆。
常产于铜矿的次⽣氧化带中。
2.晶体通常可以分为七个不同的晶系,即等轴晶系、六⽅晶系、四⽅晶系、三⽅晶系、斜⽅晶系、单斜晶系、三斜晶系。
其中的等轴晶系具有各向同性,属于⾼级晶族。
晶系的特征与细分关系如下表:三斜晶系的矿物既⽆对称轴也⽆对称⾯,有的属于该晶系的矿物甚⾄连对称中⼼也没有。
三个结晶轴均斜交α≠β≠γ≠90o ;a≠b≠c.主折射率有三个⽅向并且与结晶轴⽆关。
代表矿物:⽇光⽯、⽉光⽯、蔷薇辉⽯。
单斜晶系⽆⾼次对称轴,⼆次对称轴和对称⾯都不多于⼀个。
晶体以唯⼀⼀个⼆次轴或对称⾯法线为b 轴。
b 轴和a 轴、C 轴均正交,a 轴,c 轴斜交。
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实验二五水硫酸铜的制备一.实验目的1. 学习由不活泼金属与酸作用制备盐的方法及重结晶法提纯物质。
2.练习和掌握台天平、蒸发皿、坩埚钳、表面皿的使用。
3.学会倾滗法,减压过滤,溶解和结晶;固体的灼烧。
二.实验原理1.制备原理:Cu + 2HNO3 + H2SO4 =CuSO4 +2NO2(↑) + 2H 2OCuSO4 +5H2O = CuSO4·5H2O铜是不活泼金属,不能直接和稀硫酸发生反应制备硫酸铜,必须加入氧化剂。
在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu2+,Cu2+与SO42-结合得到产物硫酸铜。
2.提纯原理:未反应的铜屑(不溶性杂质)用倾滗法除去。
利用硝酸铜的溶解度在273K~373K范围内均大于硫酸铜溶解度的性质,溶液经蒸发浓缩后析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。
硫酸铜的溶解度随温度升高而增大,可用重结晶法提纯。
在粗产品硫酸铜中,加适量水,加热成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质。
滤液冷却,析出硫酸铜,过滤,与可溶性杂质分离,得到纯的硫酸铜。
T/K273293313333353373五水硫酸23.132.044.661.883.8114.0铜硝酸铜83.5125.0163.0182.0208.0247.0三.主要仪器与试剂1 仪器烧杯量筒热过滤漏斗减压过滤装置台称坩埚钳,蒸发皿。
2 试剂Cu (s) 、H2SO4、HNO3(2.5mol/L; 0.5mol/L)四.操作步骤五.实验结果及分析结果:1.上述得到的粗产品的重量为:5.30g2.重结晶后得到的产品重量为:2.39 g分析:1. Cu —CuSO4 —CuSO4·5H2O(s)64 160 2501.5g 3.75g 5.86g产率= 5.30g/5.86g×100% = 90.4%2.理论重结晶率为:(83. 8g-27.5g)/83.8*100%=67.2%实际重结晶率为:2.39 / 5.30 * 100% = 45.1%(在283K与353k时的溶解度分别为27.5g/100g水、83.8g/100g水)六.讨论●:1.列举从铜制备的其他方法,并加以评述。
答:由铜制备硫酸铜时铜的价态升高了,因此各种制备方法的共同点是找一个氧化剂。
氧化剂不同,制备上有差异,因此,每一种制备方法均有优缺点,请根据此思路考虑其他制备方法。
同样由铜制备氯化铜、醋酸铜的关键也是找氧化剂,只是酸根不同而已。
可先将铜通风加热,制取氧化铜,再将氧化铜与稀硫酸反应制备硫酸铜2Cu+O2=2CuO(加热)CuO+H2SO4=CuSO4+H2O2.计算1.5g铜完全反应所需要的3mol/L硫酸和浓硝酸的理论值,为什么要用3mol/L硫酸?答:(1.5g /64g/mol)÷(3×1000mol/mL) = 7.8mL反应中生成了硫酸铜,为了避免硫酸铜析出而包裹铜阻止反应的进行,为使铜和硝酸的氧化反应继续进行,体系要有足够的水,通过溶解度的计算可知在浓硝酸确定的情况下,用3mol·L-1的硫酸能使生成的产物溶解而不析出。
● 思考题:1.硝酸在制备过程中的作用是什么?为什么要缓慢分批加入,而且尽量少加?答:硝酸是氧化剂。
加快了会有大量气体放出,会夹带溶液,使溶液溢出容器;分批加是为充分利用硝酸,避免未反应的酸在加热时分解。
反应时,硝酸加多了,会导致粗产品中含有较多的硝酸铜,致使粗产品呈绿色。
2.在粗产品的制备过程中,分离了哪些杂质?答:未反应完全的铜,以及铜片中不与混酸反应的固体杂。
3.简述重结晶原理。
是否所有的物质都可以用重结晶方法提纯?每克粗产品需1.2ml水重结晶的依据是什么?答:重结晶是利用固体混合物中目标组分在某种溶剂中的溶解度随温度变化有明显差异,在较高温度下溶解度大,降低温度时溶解度小,从而能实现分离提纯。
不是,适用于重结晶法提纯的物质应具备随温度变化溶解度变化较大的性质,如硝酸钾、五水硫酸铜等,这样提纯后的产率较大。
还有一种重结晶法是提纯物质在不同温度下的溶解度差别不是很大时采用,可以稍多加一些水,加热溶解,趁热过滤后,再加热蒸发至表面出现晶体(刚达到饱和),随即冷却结晶。
对于在不同温度下,溶解度差别不大的物质如氯化钠,则不能用重结晶法提纯,否则提纯产率太低。
353K时:100g水中溶解五水硫酸铜83.8g,由此得出提纯物硫酸铜与溶剂水之间的关系:1gCuSO4·5H2O需水(100g/83.8g =1.2g )≈ 1.2ml 的比例关系。
4. 蒸发浓缩溶液可以用直接加热也可以用水浴加热的方法,如何进行选择?首先由溶剂、溶质的性质决定。
如加热由易燃、沸点在353K以下的有机溶剂组成的溶液时,用水浴加热方便安全。
溶质的热稳定性、氧化还原稳定性也决定了加热的方式。
如五水硫酸铜受热时分解(热稳定性)CuSO4·5H2O = CuSO4·3H2O + 2H2O (375K)CuSO4·3H2O = CuSO4·H2O + 2H2O (386K)CuSO4·H2O = CuSO4 + H2O (531K)实验者对蒸发速度的要求是其次的考虑,当希望溶液平稳地蒸发,也用水浴加热,沸腾后溶液不会溅出,当然,蒸发速度相对要慢些。
七问题及分析1.1 为了产量多一些,多称些铜屑;不正确,因为加入的酸是根据铜的质量计算而来的,所以不能称多。
1.2灼烧的目的是为了氧化铜;不正确,灼烧的目的是为了除去铜表面的油污。
1.3 灼烧完就可以加硫酸、硝酸,能节省时间;不正确,因为刚灼烧完的蒸发皿很烫,马上加酸,会使之炸裂;此外由于温度高,反应太剧烈,反应液会从蒸发皿中溢出,而且硝酸会大量分解。
2.1 为什么不用浓硫酸与铜反应制备五水硫酸铜?浓硫酸有氧化性,可以与铜反应:Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O由于浓硫酸中水很少,产物是白色的无水硫酸铜,而不是五水硫酸铜,无水硫酸铜与稍过量的浓硫酸形成稠状物,而且浓硫酸具有强酸性、脱水性,无法用滤纸过滤;浓硫酸与铜的反应复杂,除上述主反应外,还有一系列副反应,产生硫化亚铜、硫化氢、硫酸亚铜等:4Cu + SO2 = Cu2S + 2CuOCu2S + H2SO4 = Cu2SO4 + H2SH2S + H2SO4 = SO2 + S +2H2OS + 2H2SO4 = 2H2O + SO2Cu2SO4 + 2H2SO4 = 2CuSO4 + SO2 + 2H2O究竟哪一个副反应最可能发生,须视反应条件而定,若铜过多,硫酸量相应少些,就会有黑色的硫化亚铜生成,当温度高时,硫化亚铜作为产物和硫酸铜同时存在,其反应如下:5Cu + 4H2SO4 = Cu2S + 3CuSO4 + 4H2O (403~443K)因此铜和浓硫酸的反应产物是与铜和浓硫酸的相对量、反应温度有关。
2.2 为什么用3mol·L-1的硫酸?反应中生成了硫酸铜,为了避免硫酸铜析出,使铜和硝酸的氧化反应继续进行,体系要有足够的水,可借助于溶解度计算体系中含有多少水,才足以使生成的产物溶解而不析出。
反应在373K的水浴上进行,由于反应中有水的蒸发;倾滗法分离时温度还要降低,故参考353K时硫酸铜的溶解度进行计算。
溶解理论产量的五水硫酸铜需要水:7.04g(约等于7mL)原料8mL3mol·L-1硫酸(1.18,25%)带入体系的水为7.08g(约等于7.1mL)3mL浓硝酸(1.40,68%)带入体系的水为:1.34g(约等于1.3mL)1mol铜在反应中生成2mol水,结晶时需要5mol水,故结晶过程中需要水为1.28g(约等于1.3mL)。
综合考虑:溶解与结晶需要水:7.04+1.28=8.32约等于8.3mL原料所提供的水:7.08+1.34=8.42g约等于8.4mL故两者吻合,说明在浓硝酸确定的情况下,用3mol·L-1的硫酸是合适的。
2.3为什么要缓慢、分批的加浓硝酸?当大量气体放出的时候会夹带溶液,使溶液溢出容器。
充分利用硝酸,避免未反应的酸在加热时分解。
2.4第一次加完酸后,为什么要等反应平稳后才水浴加热、而且要在蒸发皿上盖表面皿?如在反应激烈时水浴加热,由于温度提高,使反应速度提高,反应更激烈,溶液有可能溢出容器,所以要等反应平稳后才水浴加热。
如不盖表面皿,则在水浴加热反应的同时,也在蒸发浓缩溶液,体系溶剂减少,产物硫酸铜会析出,包在未反应的铜屑外面,使反应速度减慢,故要加盖表面皿。
请在实验前挑选好蒸发皿和表面皿,使之很好吻合。
2.5什么时候补加稀硫酸、浓硝酸?当反应平稳,NO2红棕色气体比较少时,说明第一次加的酸已经大部分反应,此时可以补加酸,根据实验情况,一般在水浴加热10~15min后补加。
3.1如何判断铜屑已经近于反应完?取下表面皿,用坩埚钳从水浴上取下蒸发皿观看,如果溶液内没有铜或很少时,反应已近于完成。
3.2为什么可用倾滗法转移溶液,此步骤的目的是什么?是为了分离未反应的铜,由于铜的密度大,沉在容器底部,故可以用倾滗法分离。
3.3为什么要趁热用倾滗法转移溶液?溶液一旦冷却,因硫酸铜的溶解度降低而有晶体析出,从而给分离带来困难,所以一定要快速、趁热转移溶液。
请预先准备好小烧杯、玻棒、坩埚钳,用坩埚钳从水浴上取下蒸发皿,手拿蒸发皿,用玻璃棒引流(玻璃棒放在蒸发皿出液口),先快后慢的转移溶液到小烧杯。
4.1什么是结晶膜?当蒸发、浓缩溶液后,溶液达到过饱和,就会有晶体析出。
由于溶剂在溶液表面蒸发快,溶液表面容易达到过饱和而析出晶体,当溶液表面被晶体铺满时,出现由晶体形成的膜,这就是晶体膜。
5.1 如何判断蒸发皿内的溶液已经冷却?为什么要冷却后才能过滤,此步骤操作的目的是什么?用蒸发皿的底部接触手背,如与体温相同,则判断溶液已经冷却。
过滤的目的是使产品硫酸铜与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。
如果溶液没有冷却就过滤,滤液遇到冷的滤瓶,因温度降低,滤瓶内析出硫酸铜晶体,使产品损失。
6.1重结晶时,提纯物与溶剂之间的量的关系如何确定?重结晶的第一步是加适量水,加热后能使提纯物全部溶解,趁热过滤后与不溶物分开,此步关键是加水量。
加水的量由物质的溶解度决定,要考虑的是哪个温度下的溶解度,由于在加热溶解过程中会有溶剂的蒸发,趁热过滤时温度也将低于373K,因此选择353K时的溶解度为依据:100g水中溶解五水硫酸铜83.8g,由此得出提纯物硫酸铜与溶剂水之间的关系:1gCuSO4·5H2O需水1.2mL的比例关系。
无机盐重结晶时,大多以水为溶剂,提纯物与溶剂之间量的关系均可根据上述思路进行考虑。