实验二 水合硫酸铜的制备实验.doc

实验二水合硫酸铜的制备
一、实验目的
1. 学习由不活泼金属与酸作用制备盐的方法及重结晶法提纯物质。
2. 练习和掌握台称、蒸发皿、坩埚钳、表面皿的使用。
3. 学会倾析法,减压过滤,溶解和结晶。
二、教学的方法及教学手段
讲解法,学生实验法,巡回指导法
三、教学重点
1、由废铜屑制备硫酸铜
2、倾析法
3、重结晶法
四、教学难点
废铜屑制备硫酸铜、倾析法、重结晶法
五、主要仪器与试剂
 烧杯  量筒  热过滤漏斗  减压过滤装置  台称坩埚钳,蒸发皿。
Cu (s) 、H2SO4、浓HNO3
六、实验原理
1. 制备原理
由不活泼的金属制备其盐类,首先要将其氧化,然后再转化为相应的盐。工业上制备硫酸铜,先把铜灼烧为氧化铜CuO,再与适当浓度的硫酸作用生成硫酸铜。本实验采用浓硝酸作氧化剂,以废铜屑与硫酸、浓硝酸反应来制备硫酸铜。在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu2+,Cu2+与SO42-结合得到产物硫酸铜。
反应式为:
Cu + 2HNO3 + H2SO4 =CuSO4 +2NO2↑+ 2H2O
CuSO4 +5H2O = CuSO4·5H2O
2. 提纯原理 
反应溶液中除生成硫酸铜CuSO4外,还含有一定量的硝酸铜和其他一些可溶性杂质及不可溶杂质。对于未反应的铜屑(不溶性杂质)用倾析法除去。利用硝酸铜的溶解度在273 ~373K范围内均大于硫酸铜溶解度的性质,溶液经蒸发浓缩后析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。
表1 硫酸铜与硝酸铜的溶解度
T/K
273
293
313
333
353
373
五水硫酸铜






硝酸铜






3. 重结晶法提纯
     硫酸铜的溶解度随温度升高而增大,可用重结晶法提纯。在粗产品硫酸铜中,加适量水,加热成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质。滤液冷却,析出硫酸铜,过滤,与可溶性杂质分离,得到纯的硫酸铜。
七、操作步骤
1. 硫酸铜粗品的制备
①称量2g铜屑于蒸发皿中,蒸发皿放在泥三角上,先用小火预热,再逐渐加大火焰用强火灼烧,灼烧至表面呈现黑色,让其自然冷却至近室温。
②将蒸发皿移至通风橱中,加入8mL的3mol/L硫酸溶液,然后分批加入7mL浓硝酸溶液。加浓硝酸之后有黄棕色气体生成,溶液呈蓝色。待反应平稳后,盖上表面皿在水浴上加热。。若铜屑未完全反应,可加入少量浓硝酸溶液(在反应继续进行的情况下,尽量少加硝酸溶液)。
③铜近于完全溶解后,趁热倾析法将溶液倾入小烧杯中。
④除去不溶性杂质后,溶液再转入洗净的蒸发皿中。在水浴上加热蒸发浓缩到表面出现晶体膜为止。注意,最好从中间成膜。成膜、浓缩溶液后,溶液达到过饱和,就会有晶体析出。由于溶剂在溶液表面蒸发快,溶液表面容易达到过饱和而析出晶体,当溶液表面被晶体铺满时,出现由晶体形成的膜,这就是晶体膜。
⑤自然冷却一段时间后,将蒸发皿用水冷却至室温,吸滤得蓝色的五水硫酸铜CuSO4·5H2O晶体。注意从滤瓶中倒出液体时要快,所以应事先准备好一个干的小烧杯。滤液收在小烧杯中留作培