实验二十一 碱式碳酸铜的制备

[实验目的]

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，研究反应物的合理配料比并确定制备反应适合的温度条件，以培养独立设计实验的能力。

碱式碳酸铜为天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝绿色，加热至200oC即分解，在水中的溶解度度很小，新制备的试样在沸水中很易分解。

思考题：

1.哪些铜盐适合制取碱式碳酸铜？写出硫酸铜溶液和碳酸钠溶液反应的化学方程式。

2.估计反应的条件，如反应的温度、反应物浓度及反应物配料比对反应产物是否有影响。

[实验药品]

由学生自行列出所需仪器、药品、材料之清单，经指导老师的同意，即可进行实验。

[实验内容]

一、反应物溶液配制

配制0.5mol·L-1的CuSO4溶液和0.5mol·L-1的Na2CO3溶液各100mL。

二、制备反应条件的探求

1．CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0 mL 0·5 mol.L-1 CuSO4溶液，再分别取0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液

1.6 mL、2.0 mL、2.4 mL及2.8 mL依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75oC水浴中。几分钟后，依次将CuSO4溶液分别倒入中，振荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色，从中得出两种反应物溶液以何种比例混合为最佳。 思考题

1）各试管中沉淀的颜色为何会有差别？估计何种颜色产物的碱式碳酸含量最高？

2）若将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液，其结果是否会有所影响？

2．反应温度的探求

在三支试管中，各加入2.0mL0.5mol·ml-1CuSO4溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的0.5mol·L-1Na2CO3溶液。从这两列试管中各取一支，将它们分别置于室温，50oC，100oC的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡并观察现象，由实验结果确定制备反应的合适温度。

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实验二十一 碱式碳酸铜的制备

2009-04-10 20:49

实验二十一 碱式碳酸铜的制备

[实验目的]

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，研究反应物的合理配料比并确定制备反应适合的温度条件，以培养独立设计实验的能力。

碱式碳酸铜为天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝绿色，加热至200oC即分解，在水中的溶解度度很小，新制备的试样在沸水中很易分解。 思考题：

1. 哪些铜盐适合制取碱式碳酸铜？写出硫酸铜溶液和碳酸钠溶液反应的化学方程式。

2. 估计反应的条件，如反应的温度、反应物浓度及反应物配料比对反应产物是否有影响。

[实验药品]

由学生自行列出所需仪器、药品、材料之清单，经指导老师的同意，即可进行实验。

[实验内容]

一、反应物溶液配制

配制0.5mol·L-1的CuSO4溶液和0.5mol·L-1的Na2CO3溶液各100mL。

二、制备反应条件的探求

1．CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0 mL 0·5 mol.L-1 CuSO4溶液，再分别取0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液1.6 mL、2.0 mL、2.4 mL及2.8 mL依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75oC水浴中。几分钟后，依次将CuSO4溶液分别倒入中，振荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度、沉淀的数量及颜色，从中得出两种反应物溶液以何种比例混合为最佳。

思考题

1）各试管中沉淀的颜色为何会有差别？估计何种颜色产物的碱式碳酸含量最高？

2）若将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液，其结果是否会有所影响？

2．反应温度的探求

在三支试管中，各加入2.0mL0.5mol·ml-1CuSO4溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的0.5mol·L-1Na2CO3溶液。从这两列试管中各取一支，将它们分别置于室温，50oC，100oC的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡并观察现象，由实验结果确定制备反应的合适温度。

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碱式碳酸铜的制备—设计实验（2人一组）

一、实验目的与要求：

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，研究反应物的合理

配料比并确定制备反应合适的温度条件。

2. 培养独立设计实验的能力。

二、教学重点与难点：

通过碱式碳酸铜制备条件的探求，培养独立设计实验的能力。

三、教学方法与手段：讲授法；演示法

四、教学课时: 4课时

六、教学内容：

[碱式碳酸铜的性质]：

①、天然孔雀石的主要成分，呈暗绿色或淡蓝色，相对密度4.0，

②、加热至200℃即分解

③、在水中的溶解度很小，溶于稀酸、氨水或碱金属的氧化物。

④、新制备的试样在沸水中易分解：Cu2(OH)2CO3═CuO↓+H2O+CO2↑

[实验原理]

2 CuSO4＋2 Na2CO3＋H2O ═ Cu2(OH)2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑

碱式碳酸铜 Cu2(OH)2CO3为暗绿色或淡蓝绿色晶体。将铜盐和碳酸盐混合后，由于Cu(OH)2 和CuCO3二者溶解度相近，同时达到析出条件，同时析出。

[正交实验]: 科研生产中如何使用正交实验确定反应条件的优化？先固定浓度0.5/0.5, 然后0?C，20?C，50?C，70?C，100?C，确定最佳温度，然后在最佳温度下，反应物料的配比1：1，1/2，1/3，1/4。反应物是用CuCl2/Cu(NO3)2/CuSO4？

【实验步骤】：

一、反应物溶液的配制

配制0.5 mol.L-1的CuSO4溶液和0.5 mol.L-1的Na2CO3各100ml.

注意观察CuSO4和Na2CO3有无结晶水。可以用烧杯粗略配制，不需用容量瓶！

二、反应条件的探求：

例如：①、合适配比；②、温度；③、反应物种类；④、反应时间

1、CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

在四支试管中分别加入2.0ml，0.5 mol.L-1CuSO4溶液，再分别取0.5 mol.L-1Na2CO3溶液1.6ml，2.0ml，2.4ml，2.8ml依次加入另四支配号试管。将8支试管放于75?C恒温水浴中。几分钟后，将CuSO4分别倒入Na2CO3溶液中，振荡试管，比较各试管中沉淀生成的速度，沉淀的数量及颜色，从中得出何种比例为佳。

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实验项目：碱式碳酸铜的制备

实验目的：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，研究反应物的

合理配料比并确定制备反应合适的温度条件，以培养独立设计实验的能力。

实验药品及仪器：

仪器：台秤、烧杯，玻璃棒、吸滤瓶、布氏漏斗，试管，滴管、吸量管

药品：CuSO4·5H2O、Na2CO3

实验原理：

根据CuSO4与Na2CO3反应的化学方程式：

2 CuSO4+ 2Na2CO3 +H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2 Na2SO4+ CO2↑

可制得Cu2(OH)2CO3

实验内容：

1、反应物溶液配制

分别称取12.5g CuSO4·5H2O, 5.3 g Na2CO3,各配成100ml0.5mol/L的溶液。

2、制备反应条件的探求

（1）CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0ml 0.5mol/L CuSO4溶液,再分别取0.5mol/L Na2CO3溶液1.6ml，2.0ml，2.4ml，2.8ml依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75℃的恒温水浴中。几分钟后，依次将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡，水浴加热。通过比较反应的速度、沉淀的多少、沉淀的颜色得出最佳物料比。

（2）反应温度的探求

分别在三支试管中加入2.0ml CuSO4溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的Na2CO3溶液，从两列试管中各取一支，分别置于室温，50℃、100℃的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4倒入Na2CO3溶液中，振荡，由实验结果确定制备反应的合适温度。

3、碱式碳酸铜制备

取60ml 0.5mol/L CuSO4溶液根据上面实验确定的反应物的合适比例及适宜温度制取Cu2(OH)2CO3。沉淀完全后，用蒸馏水洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含SO42-为止，吸干。 将所得产品用水浴烘干，待冷至室温后称量，计算产率。

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实验项目：碱式碳酸铜的制备

实验目的：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，研究反应物的

合理配料比并确定制备反应合适的温度条件，以培养独立设计实验的能力。

实验药品及仪器：

仪器：台秤、烧杯，玻璃棒、吸滤瓶、布氏漏斗，试管，滴管、吸量管

药品：CuSO4·5H2O、Na2CO3

实验原理：

根据CuSO4与Na2CO3反应的化学方程式：

2 CuSO4+ 2Na2CO3 +H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2 Na2SO4+ CO2↑

可制得Cu2(OH)2CO3

实验内容：

1、反应物溶液配制

分别称取12.5g CuSO4·5H2O, 5.3 g Na2CO3,各配成100ml0.5mol/L的溶液。

2、制备反应条件的探求

（1）CuSO4和Na2CO3溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0ml 0.5mol/L CuSO4溶液,再分别取0.5mol/L Na2CO3溶液1.6ml，2.0ml，2.4ml，2.8ml依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75℃的恒温水浴中。几分钟后，依次将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液中，振荡，水浴加热。通过比较反应的速度、沉淀的多少、沉淀的颜色得出最佳物料比。

（2）反应温度的探求

分别在三支试管中加入2.0ml CuSO4溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的Na2CO3溶液，从两列试管中各取一支，分别置于室温，50℃、100℃的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4倒入Na2CO3溶液中，振荡，由实验结果确定制备反应的合适温度。

3、碱式碳酸铜制备

取60ml 0.5mol/L CuSO4溶液根据上面实验确定的反应物的合适比例及适宜温度制取Cu2(OH)2CO3。沉淀完全后，用蒸馏水洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含SO42-为止，吸干。 将所得产品用水浴烘干，待冷至室温后称量，计算产率。

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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200^oC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)。

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碱式碳酸铜的制备及含量测定

实验目的：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，研究反应物的合理配料比并确定制备反应合适的温度条件，以培养独立设计实验的能力。

实验药品及仪器：

仪器：台秤、烧杯，玻璃棒、吸滤瓶、布氏漏斗，试管，滴管、吸量管

药品：CuSO₄·5H₂O、Na₂CO₃

实验原理：

根据CuSO₄与Na₂CO₃反应的化学方程式：

2 CuSO₄+ 2Na₂CO₃ +H₂O=Cu₂(OH)₂CO₃↓+2 Na₂SO₄+ CO₂↑

可制得Cu₂(OH)₂CO₃

实验内容：

1、反应物溶液配制

分别称取12.5g CuSO₄·5H₂O, 5.3 g Na₂CO₃,各配成100ml0.5mol/L的溶液。

2、制备反应条件的探求

（1）CuSO₄和Na₂CO₃溶液的合适配比

置于四支试管内均加入2.0ml 0.5mol/L CuSO₄溶液,再分别取0.5mol/L Na₂CO₃溶液1.6ml，2.0ml，2.4ml，2.8ml依次加入另外四支编号的试管中。将八支试管放在75℃的恒温水浴中。几分钟后，依次将CuSO₄溶液倒入Na₂CO₃溶液中，振荡，水浴加热。通过比较反应的速度、沉淀的多少、沉淀的颜色得出最佳物料比。

（2）反应温度的探求

分别在三支试管中加入2.0ml CuSO₄溶液，另取三支试管，各加入由上述实验得到的合适用量的Na₂CO₃溶液，从两列试管中各取一支，分别置于室温，50℃、100℃的恒温水浴中，数分钟后将CuSO₄倒入Na₂CO₃溶液中，振荡，由实验结果确定制备反应的合适温度。

3、碱式碳酸铜制备

取60ml 0.5mol/L CuSO₄溶液根据上面实验确定的反应物的合适比例及适宜温度制取Cu₂(OH)₂CO₃。沉淀完全后，用蒸馏水洗涤沉淀数次，直到沉淀中不含SO₄^2-为止，吸干。

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