五水硫酸铜的制备实验报告(大学化学)

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一、实验目的

1．了解由不活泼金属与酸作用制备盐的方法； 2．学习重结晶法提纯物质的原理和方法；

3．学习水浴加热、蒸发、浓缩，以及倾滗法、减压过滤。

二、实验原理

铜是不活泼金属，不能直接和稀硫酸发生反应制备硫酸铜，必须加入氧化剂。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 ： Cu + 2HNO3 + H2SO4 == CuSO4 + 2NO2↑+ 2H2O

未反应的铜屑（不溶性杂质）用倾滗法除去。利用硝酸铜的溶解度在273K～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。

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。

三、实验步骤

1．稀释硫酸得到3mol·L-1硫酸，以备实验中使用。

2．称量1.5g铜屑，灼烧至表面呈现黑色，冷却（由于本次实验铜片较为洁净故不必没有灼烧）放入蒸发皿中； 3．加5.5mL3mol·L-1硫酸，2.5mL浓硝酸（硝酸分两批加入），盖上表面皿，当反应平稳后水浴加热。在加热过程中视反应情况补加硫酸和浓硝酸（在保持反应继续进行的情况下，尽量少加硝酸）； 4．铜近于完全溶解后，趁热倾滗法分离（本次试验铜比较纯，所以无需趁热倾滗）； 5．水浴加热，蒸发浓缩至晶体膜出现

6．冷却至室温，进行抽虑，得到粗产品称重（质量为3.971g）；

7．将粗产品以1.2mL/g的比例，加热溶于水，趁热过滤（本实验，铜较纯净，无需趁热过滤）；

8．溶液（滤液）自然冷却 、再次进行抽滤、晾干，得到纯净的硫酸铜晶体； 9．称重（质量为2.054g），计算。

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四、实验结果（产率与重结晶率）

（1）理论产物理论质量=1.5/64×250g=5.86g

理论最终重结晶率=（353K时五水硫酸铜溶解度-293K时五水硫酸铜溶解度）/353K时五水硫酸铜溶解度=（83.8g-32.0g）/83.8g×100%=61.8% （2）实验值：

粗产品质量=3.971g 最终产品质量=2.054g

产率=产物质量/产物理论质量×100%=2.054g/5.86g×100%=35.05% 重结晶率=2.054g/3.971g×100%=51.73%

五、结果讨论

1.在进行实验步骤3时，水浴加热过程中，本组错误地将表面皿反扣，导致一部分水流失，使粗产品析出量减少；

2.在进行实验步骤6中抽滤粗产品时，本组抽滤过度，使五水硫酸铜失水，硫酸铜再次流失，使得粗产品质量过低；

3.在实验步骤8重结晶时，本组使其自然冷却结晶，得到晶体成色较好，不过时间较短，所得到的最终产品质量偏低。

4.实验成员的有效配合也是实验成功的关键，加强同学间的合作。

六、思考题

思考题 1：为什么不用浓硫酸与铜反应制备五水硫酸铜？

解答：浓硫酸虽有较强氧化性，但会用很多副反应生成其他物质；同时随着反应进行浓硫酸不断变稀，氧化能力减弱，不利于制备五水硫酸铜。

思考题2 ：为什么用3mol·L-1的硫酸？

解答：反应中生成了硫酸铜，为了避免硫酸铜析出，使铜和硝酸的氧化反应继续进行，体系要有足够的水，通过计算1.5g的铜能得到五水硫酸铜需要的恰为3mol·L-1的硫酸。

思考题3 ：为什么要缓慢、分批的加浓硝酸？

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