甲酸铜的制备及其成分的测定[1]

由废铜屑制备甲酸铜及其成分的测定

环境科学张莹（20144802）

一．摘要

实验先用双氧水，稀硫酸和废铜屑反应制备硫酸铜，再结晶得到五水硫酸铜固体。

用五水硫酸铜和碳酸氢钠固体一起研碎放入沸水中，制备碱式碳酸铜，最后用碱式碳酸铜与甲酸反应制得甲酸铜。在甲酸铜的成分测定中，测定铜离子用分光光度计法，测定甲酸根用高锰酸钾滴定法，测定水的含量用重量分析法。具体可以分为无机及有机化合物的制备实验，基本操作实验和滴定实验。重点在于药品的制备及对离子含量测定及分析。

二．关键词：甲酸铜废铜屑分光光度计滴定

三．前言

废铜按其来源有两类。

1、新废铜。它是铜工业生产过程中产生的废料。冶金厂的叫"本厂废铜"或"周转废铜"。铜加工厂产生的废铜屑及直接返回供应厂的叫做"工业废杂铜"、"现货废杂铜"或新废杂铜。

2、旧废铜。它是使用后被废弃的物品，如旧建筑物及运输系统抛弃或拆卸的叫旧废

铜和铜基材料。不论处于裸露状态，还是被包在最终产品里，在产品寿命周期的各个阶段可回收再生。

一般来说，用于再生的废铜中新废铜占一半以上。而全部废杂铜经再加工后有大约三分之一以精铜的形式返回市场，另三分之二以非精炼铜或铜合金的形式重新使用。直接应用杂铜的前提是严格的分类堆放及严格的分拣。直接应用废杂铜具有简化工艺、设备简单、收率高、能耗少、成本低、污染轻等优点。直接应用废杂铜的多少，大体上反映了一个国家铜的再生水平。相比之下，我国废杂铜的直接使用率较低，每年约为20万t，仅占废杂铜回收量的30%~40%，并且黄铜加工材的生产多由乡镇企业运作，大大降低了经济效益，并在能耗、环保方面带来后患。

甲酸铜：常温常压下稳定，可溶于水，难溶于醇。

用废铜制备甲酸铜是回收铜的一个途径。本实验便是用废铜屑制备甲酸铜。

四．实验部分

(一)实验目旳

1.了解制备某些金属有机酸盐的原理和方法。

2.巩固固液分离，沉淀洗涤，蒸发，结晶等基本操作。

（二）基本原理

1.由废铜屑制备硫酸铜的原理

五水硫酸铜是蓝色三斜晶体，俗称胆矾、蓝矾、或铜矾。失去五个结晶水成为白色无水硫酸铜。无水硫酸铜具有吸水性，可用来将检验是否有水。其用途广泛，可用于制取农药，印染工业上用作助催化剂。铜属不活泼金属不能溶于非氧化性酸中。工业上制备硫酸铜方法：氧化铜酸化法——废铜在反射炉煅烧成氧化铜后与酸反应；硝酸氧化法——废铜与硫酸、硝酸反应；浓硫酸氧化法——铜与浓硫酸反应；过氧化氢氧化法——废铜与过氧化氢和稀硫酸

反应。

本次是实验采用第三种方法，。因为方法一煅烧铜需要近700o C，且时间较长；方法二会产生有害气体，如二氧化氮，方法三有有害气体二氧化硫产生。

铜与过氧化氢和硫酸铜反应方程式：

Cu+H2SO4+H2O2==═CuSO4+H2O2

2.由硫酸铜制备甲酸铜的原理

某些金属有机盐，例如，甲酸镁、甲酸铜等，可用相应碳酸盐、碱式碳酸盐或氧化物与甲酸或醋酸作用来制备。这些低碳的金属有机盐分解温度低，而且容易得到很纯的金属氧化物。四水甲酸铜：分子式Cu(HCOO) 2·4H2O，蓝色晶体。碱式碳酸铜：又称铜绿，

分子式Cu2 (OH)2CO₃，浅绿色。

本实验用硫酸铜与碳酸氢钠作用制备碱式碳酸铜，反应方程式：

2 CuSO4·5H2O＋2 NaHCO3═ Cu2 (OH) 2CO₃↓＋2Na₂SO₄＋3CO₂↑ +11H2O

然后再与甲酸反应制得蓝色四水甲酸铜，反应方程式：

Cu2 (OH) 2CO₃+4HCOOH+5H₂O ═2Cu(HCOO)2·4H2O+CO₂

而无水甲酸铜为白色。

3.结晶水测定原理

用重量分析法测得。

4.Cu2+的测定原理

分光光度法。

5.甲酸根的测定

在强碱性溶液中，用过量的高锰酸钾定量地将甲酸根氧化，待反应完成后将溶液酸化，在酸性溶液中用还原剂硫代硫酸钠的标准溶液滴定溶液中所有的高价态的锰，使之还原为Mn ，计算出消耗还原剂的量，通过作空白实验从而测出甲酸根含量。

HCOO-+2MnO4-+3OH-→CO32-+2MnO42-+2H2O

2MnO4-+8S2O32-+16H-→2Mn2++4S4O82-+8H2O

2MnO4-+10S2O42-+16H-→2Mn2++5S4O82-+8H2O

I2+2Na2S2O3→2NaI+Na2S4O6

(三)实验仪器和试剂

仪器：电子天平水浴锅酒精灯研钵烘箱分光光度计烧杯锥形瓶称量瓶量筒表面皿滴定管

试剂：废铜H2O2(质量分数为30%的双氧水)

H2SO4(2mol/L)无水乙醇NaHCO3 (s) BaCl2溶液NH3·H2O（1:1）KMnO4（s）Na2C2O4（s）K2Cr2O7(s)基准

Na2S2O3溶液（0.1 mol/L）：2.4 g Na2S2O3 (s) + 150 ml蒸馏水

HCl（6 mol/L）：10 ml浓盐酸+ 10 ml蒸馏水

无水Na2CO3(s) KI（s）

KI溶液（200 g/ L）：称取3g KI(s)溶解在15ml蒸馏水中。

淀粉指示剂：5 g/ L 无水Na2CO3(s)

(四)实验步骤

1．甲酸铜的制备

1.1稀硫酸的制备

用量筒量取145ml蒸馏水加入200ml烧杯中，再用25ml的量筒量取18ml浓硫酸（18mol/L），沿烧杯壁缓缓加入蒸馏水中，并用玻璃棒搅拌。

1.2五水硫酸铜的制备

称取2.0克废铜屑于100ml烧杯中，加入15ml制备的稀硫酸，再缓慢加入质量分数为30%的双氧水5ml并搅拌，使其完全反应，减压过滤，将滤液转移至100ml烧杯中，水浴加热使其结晶，出现晶膜后，停止加热。

1.3碱式碳酸铜的制备

称取6g制得的五水硫酸铜和8g碳酸氢钠于研钵中，磨细并混合均匀。在快速搅拌下将混合物分多次小量缓慢加入到100ml近沸的蒸馏水中（此时停止加热）。混合物加完后，再加热近沸数分钟。静置澄清后，用倾析法洗涤沉淀至溶液无硫酸根。

1.4甲酸铜的制备

将前面制得的产品放入烧杯内，加入约20ml蒸馏水，加热搅拌至323K左右，逐滴加入适量甲酸至沉淀完全溶解（所需甲酸量自行计算），趁热过滤。滤液在通风橱下蒸发至原体积的1/3左右。冷至室温，减压过滤，用少量乙醇洗涤晶体2次，抽滤至干，得四水甲酸铜产品，称重，计算产率。

2．甲酸铜成分的测定

2.1结晶水的测定

将一个称量瓶放入烘箱内，在110ºC下加热1.5h，然后至于干燥器中冷至室温，称量。精确称取0.7—0.8g的产物，放入已干燥的称量瓶中，置于烘箱内在110ºC下加热1.5h，再放于干燥器中冷至室温，称量，直到恒重。

根据称量结果，计算结晶水含量（每克无水盐所对应结晶水的n）

2.2铜含量的测定

精确称取0.3-0.4g产物于100ml烧杯中，加入50ml蒸馏水，使其完全溶解，用5ml移液管移取5.00ml配置的溶液于50ml容量瓶中，加入5ml（1:1）氨水，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。在波长610nm下测定溶液的吸光度，再根据工作曲线求出溶液中铜离子的浓度。

根据测量结果，计算铜的含量（每克无水盐中所对应铜的n¹）

2.3甲酸根含量的测定

2.3.1高锰酸钾的标定