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硫酸銅溶液與氨水反應(yīng)的研究 1 問題的提出 對于是否可以用 CuSO4 溶液與氨水反應(yīng)制取 Cu(OH)2硫酸銅和氨水,長期以來,有 2 種觀點(diǎn): 傅鷹著《大學(xué)普通化學(xué)》(下)第 562 頁和文獻(xiàn)[1】及高中的許多資料中都認(rèn)為該 法是可行的;而尹敬執(zhí)等合編《基礎(chǔ)普通化學(xué)》(下)第 565 頁及文獻(xiàn)[2】中認(rèn)為在 CuSO4 溶液中加入氨水,并不能得到 Cu(OH)2 沉淀。文獻(xiàn)[2】中講:“實(shí)際情況是, 當(dāng)加入氨水的量少時(shí)是生成綠色的堿式硫酸銅[Cu2(OH)2SO4 或 Cu4(OH)6SO4] 沉 淀 ; 當(dāng) 加 入 氨 水 的 量 多 時(shí) , 沉 淀 又 會 溶 解 生 成 深 藍(lán) 色 的 CuSO4?4NH3?H2O。因此,在 CuSO4 溶液中加入氨水,并不能得到 真正的 Cu(OH)2 沉淀。”我們抱著存疑求真的態(tài)度,對是否可以用 CuSO4 溶液與 氨水反應(yīng)制取 Cu(OH)2 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索硫酸銅和氨水,結(jié)論是:CuSO4 溶液與少量氨水反應(yīng)生 成的是堿式銅鹽(如 Cu2(OH)2 SO4);與過量氨水反應(yīng)可以得到 Cu(OH)2 和堿式銅 鹽(如 Cu2(OH)2SO4)的混合物。 2 實(shí)驗(yàn)部分 2.1 儀器和主要試劑 試 管 , 燒 杯 , 干 燥 器 , 離 心 機(jī) , 漏 斗 , 氨 水 ( 濃 ), 鹽 酸 ( 稀 ),40% 乙 醛,HNO3(稀)甲醇檢測儀,CuSO4,BaCl2,NaOH,H2SO4(濃),CaCl2,均為分析純。

2.2 實(shí)驗(yàn)過程 配制 CuSO4 溶液(飽和,1%,3%,6%,9%,12%),2.0 mol/L NaOH 溶液,1.0 mol/L BaCl2 溶液各 100 mL 備用。 2.2.1 CuSO4 溶液與少量氨水反應(yīng) [實(shí)驗(yàn) 1] 取 20 mL 飽和 CuSO4 溶液于潔凈小燒杯中,滴入 5～7 滴濃氨水, 用玻璃棒攪拌使其充分反應(yīng),可觀察到出現(xiàn)淺藍(lán)色沉淀。將含有淺藍(lán)色沉淀的液 體用離心機(jī)分離后,用蒸餾水多次洗滌沉淀,至洗滌液中用 1.0 mol/L BaCl2 溶液 檢驗(yàn)不出 SO2-4 離子為止,濾紙上得到淺藍(lán)色沉淀物。 [實(shí)驗(yàn) 2] 取少許上述淺藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,用稀 HCl 溶解,然后再用 1.0 mol/L BaCl2 溶液檢驗(yàn),溶液中出現(xiàn)不溶于稀硝酸的白色沉淀,說明淺藍(lán)色沉淀物 中有 SO2-4 存在。 [實(shí)驗(yàn) 3] 取少許上述淺藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,加入少量蒸餾水,振蕩后在酒 精燈火焰上加熱液體至沸騰,不見有分解變黑生成 CuO 的現(xiàn)象發(fā)生,可以初步認(rèn) 定淺藍(lán)色沉淀物中不含 Cu(OH)2(或含量極其少)。 [實(shí)驗(yàn) 4] 取少許上述淺藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,加入少量蒸餾水,后滴加 20% 的 NaOH 溶液,至沉淀剛好溶解,得深藍(lán)色溶液([Cu(OH)4]2-),再加入 6～10 滴 40% 的 乙 醛溶液 , 最后在酒精燈火焰上加熱液體至沸騰 , 片刻有磚紅色沉淀生成 (Cu2O)。

這是由于與 Cu(OH)2 類似,在含有堿式銅鹽沉淀的溶液中加入過量強(qiáng)堿, 也能得到深藍(lán)色溶液 ([Cu(OH)4]2-),該溶液與乙醛在加熱的條件下能生成磚紅色 的沉淀。 以上實(shí)驗(yàn)可初步認(rèn)定 CuSO4 溶液與少量氨水反應(yīng)生成的淺藍(lán)色沉淀是堿式 銅鹽。 [佐證實(shí)驗(yàn)] 根據(jù)文獻(xiàn)[2】 ,取一支潔凈的試管,滴入 10 滴 1.0 mol/L CuSO4 溶 液,在不斷振蕩的條件下滴入 2 滴 2.0 mol/L NaOH 溶液,得淺藍(lán)色的堿式銅鹽沉 淀。將此沉淀用蒸餾水多次洗滌,至洗滌液中用 1.0 mol/L BaCl2 溶液檢驗(yàn)不出 SO2-4 為止。重復(fù)上述[實(shí)驗(yàn) 2]、[實(shí)驗(yàn) 3]、[實(shí)驗(yàn) 4]硫酸銅和氨水,所得結(jié)果相同。 2.2.2 CuSO4 溶液與過量氨水反應(yīng) [實(shí)驗(yàn) 5 ] 在 6 個(gè) 50 mL 潔凈的燒杯中分別加入 20 mL 不同濃度的 CuSO4 溶 液甲苯報(bào)警器,在不斷攪拌下分別滴入濃氨水 ,至生成的沉淀剛好溶解 , 得到的全是深藍(lán)色溶 液,將各溶液分別分成相同的 2 組,然后把一組放在干燥器中,用濃硫酸吸收水和氨; 把相同的另外一組置于通風(fēng)廚中,實(shí)驗(yàn)觀察記錄見表 1。 表 1 CuSO4 與過量氨水反應(yīng)的情況 硫酸銅濃度硫酸銅用量濃氨水用量混和液現(xiàn)象 在 干 燥 器 內(nèi)在 通 風(fēng) 廚 中 10~15 h1 天后 2 天后 0.5 h 后 1 h 后 3 h 后 6 h 后 ①飽和 10 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液深藍(lán)溶液稍有藍(lán)↓有明顯藍(lán)↓深藍(lán)溶液明顯 藍(lán)↓大量藍(lán)↓大量藍(lán)↓ ②12 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液 ③9 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液 ④6 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液現(xiàn)象同上,只是藍(lán)色沉淀的量隨著 CuSO4 溶 液濃度的降低減少。

⑤3 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液 ⑥1 mL 至↓剛?cè)芙馍钏{(lán)溶液 將上述藍(lán)色沉淀用蒸餾水多次洗滌,至洗滌液中用 1.0 mol/LBaCl2 溶液檢驗(yàn) 不出 SO2-4 為止,濾紙上得到淺藍(lán)色沉淀物。 [實(shí)驗(yàn) 6] 取①中少許淺藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,用稀 HCl 溶解,然后再用 1.0 mol/L BaCl2 溶液檢驗(yàn),溶液中出現(xiàn)不溶于稀硝酸的白色沉淀,說明淺藍(lán)色沉淀物 中有 SO2-4 的存在。 [實(shí)驗(yàn) 7] 取①中少許藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,滴加 20%的 NaOH 溶液,至沉淀 剛好溶解,得到深藍(lán)色溶液([Cu(OH)4]2-),再加入 7～10 滴 40%的乙醛溶液,最后在 酒精燈火焰上加熱液體至沸騰,片刻有磚紅色沉淀生成(Cu2O)。 [實(shí)驗(yàn) 8] 取①中少許淺藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,加入少量蒸餾水,振蕩后在酒 精燈火焰上加熱液體至沸騰,片刻有灰棕色沉淀生成。說明該淺藍(lán)色沉淀物中既 含有加熱可以分解為黑色 CuO 的 Cu(OH)2,也含有加熱不分解的淺藍(lán)色的堿式銅 鹽。 [實(shí)驗(yàn) 9] 分別取②～⑥中少許藍(lán)色沉淀于潔凈試管中,重復(fù)上述[實(shí)驗(yàn) 6]至 [實(shí)驗(yàn) 8],所得