碱式碳酸铜的制备

碱式碳酸铜的制备

碱式碳酸铜的制备

[教学目标]

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。

2、研究反应物的配料比并确定制备反应的温度条件

[教学重点及难点]

掌握制备反应条件的探求

[教学方法]

多媒体辅助讲授法，实验法

[教学时数]

30min学时

[教学过程]

一、实验原理

碱式碳酸铜的性质：

1、性质：暗绿色或淡蓝绿色

2、对热的稳定性：加热至200o C时分解。

3、在水中的溶解度：溶解度很小，新制备的样品在沸水浴中易分解，溶于稀酸和氨水。

讨论：1、哪些盐适合制备碱式碳酸铜？

现有几种制备方法如下：

第一种：利用硝酸铜与碳酸氢铵溶液反应制备碱式碳酸铜

优点：

1)条件易于控制，室温下即可进行制备；

2)副产物少，易于分离；

3)产物颗粒较大，品质好．

缺点：由于高温下碳酸氢铵容易分解使反应产率降低。

第二种：叶远安的沸水法制碱式碳酸铜，用CuSO4·5H2O和小苏打为原料，制得高纯度低成本的碱式碳酸铜，适于各类化工企业批量生产；但是由于条件难以控制，不适合在实验室采用。

第三种：以CuSO4·5H2O和Na2CO3为反应原料，无需准确的原料配比、pH值条件及反应温度，只须通过延长反应时间至48 h，常温下便可制得优质的碱式碳酸铜，既节约了能源、人力，该实验生产工艺简单、成本低。但是反应时间过长，不适合在实验室采用。

第四种：以CuSO4·5H2O和Na2CO3为反应原料，通过反应条件的探求制备出碱式碳酸铜，这样可以节约时间，同时采用成本低的原料，是可行的实验室制备方法。

综上所述，选用第四种方法制备碱式碳酸铜

二、实验用品

带标号的试管14只；烧杯(250mL)；容量瓶(250mL)；恒温水浴锅(YXS 型，余姚长江温度仪表厂)。

三、实验内容

1、反应物配比的探究

1.1反应溶液的配置

配置0.5mol／L的CuSO4溶液和0.5mol／LNa2CO3溶液各250mL。

称取固体药品硫酸铜31.2l10g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。

1.2反应物合适配比

取四只已编号的试管(见图1),均加入2.0mL的0.5md/L的CuSO4溶液，再分别取0.5mol／LNa2CO3溶液1.6mL、2.0mL、2.4mL及2.8mL 依次加入另外四只编号的试管中。将八只试管放在70℃恒温水浴中加热。几分钟后，依次将CuSO4溶液分别倒入Na2CO3溶液中，振荡试管，比较各试管沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色。

实验结果：

现象：(1)反应速度较慢,沉淀不完全, ,沉淀为蓝绿色

(2)反应速度慢,沉淀不完全,沉淀为蓝绿色

(3)反应速度较快,沉淀完全, 沉淀为蓝绿色

(4)反应速度较快，沉淀较完全，沉淀为浅蓝色

由上述现象推断CuSO4溶液：Na2CO3溶液=2.0：2.4，即1:1.2为反应物最佳配料比。

2、反应温度探求

在三只试管中(见图2)，取三只已编号的式管，均加入2.0mL的0.5mol/L的CuSO4溶液，再取三只已编号的式管分别加入2.4mL0.5mol/LNa2CO3溶液。从两列试管中各取一只，将它们分别置于室温、50℃、10℃恒温水浴中加热。几分钟后，依次将CuSO4溶液分别倒入Na2CO3溶液中，振荡试管，比较各试管沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色。

实验结果：

现象：

(1)反应速度较慢，沉淀不完全，沉淀为蓝色

(2)反应速度适中，沉淀较完全，沉淀为蓝绿色

(3)反应速度快，沉淀为浅蓝色，且有褐色沉淀生成

由上述实验现象可见。反应在50℃水浴中进行最佳。当反应在沸水浴中进行时，会产生褐色产物，这是由于碱式碳酸铜所含的成分中

Cu(OH)2 受热易分解，即：Cu(OH)2 =CuO + H2O，生成了黑褐色的CuO沉淀。

通过以上实验，我们找到了制取碱式碳酸铜的最佳反应温度：50℃；反应物浓度：0.5mol/L的CuSO4溶液和0.5mol/LNa2CO3溶液，及反应物配料比：CuSO4溶液：Na2CO3溶液1：1.2。

3、制备过程设计

3.1取60m10.5mol/L的CuSO4溶液置于150mL烧杯中，再取

72mL0.5mol/L Na2CO3溶液于另一个150mL烧杯中。将两个贴有标签的烧杯同时放到50℃恒温水浴中加热，几分钟后取出。

3.2 将两个烧杯取出，将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，用玻璃棒搅拌，静置，待沉淀完全。

3.3 用蒸馏水洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含硫酸根离子为止(可取上层清液少许置于小试管中，滴加几滴BaCl2溶液，观察有无白色沉淀)，抽滤。

3.4 将产品在烘箱中(100℃)烘干，待冷至室温后称量，并计算产率。

四、本实验应注意的问题

1、反应温度不应超过100℃，且反应时要恒温且不断搅拌，否则会出现部分颜色变黑的现象；

2、沉淀要洗涤干净；

3、反应过程中不可将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液中。

[实验习题]

1、反应温度对本实验有何影响？

2、反应在何种温度下进行会出现褐色产物？这种褐色产物是什么？