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200oC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、?2、?