硫酸铜溶液与氨水反应的研究 1 问题的提出 对于是否可以用 CuSO4 溶液与氨水反应制取 Cu(OH)2硫酸铜和氨水,长期以来,有 2 种观点: 傅鹰著《大学普通化学》(下)第 562 页和文献[1】及高中的许多资料中都认为该 法是可行的;而尹敬执等合编《基础普通化学》(下)第 565 页及文献[2】中认为在 CuSO4 溶液中加入氨水,并不能得到 Cu(OH)2 沉淀。文献[2】中讲:“实际情况是, 当加入氨水的量少时是生成绿色的碱式硫酸铜[Cu2(OH)2SO4 或 Cu4(OH)6SO4] 沉 淀 ; 当 加 入 氨 水 的 量 多 时 , 沉 淀 又 会 溶 解 生 成 深 蓝 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。”我们抱着存疑求真的态度,对是否可以用 CuSO4 溶液与 氨水反应制取 Cu(OH)2 进行了实验探索硫酸铜和氨水,结论是:CuSO4 溶液与少量氨水反应生 成的是碱式铜盐(如 Cu2(OH)2 SO4);与过量氨水反应可以得到 Cu(OH)2 和碱式铜 盐(如 Cu2(OH)2SO4)的混合物。 2 实验部分 2.1 仪器和主要试剂 试 管 , 烧 杯 , 干 燥 器 , 离 心 机 , 漏 斗 , 氨 水 ( 浓 ), 盐 酸 ( 稀 ),40% 乙 醛,HNO3(稀)甲醇检测仪,CuSO4,BaCl2,NaOH,H2SO4(浓),CaCl2,均为分析纯。

2.2 实验过程 配制 CuSO4 溶液(饱和,1%,3%,6%,9%,12%),2.0 mol/L NaOH 溶液,1.0 mol/L BaCl2 溶液各 100 mL 备用。 2.2.1 CuSO4 溶液与少量氨水反应 [实验 1] 取 20 mL 饱和 CuSO4 溶液于洁净小烧杯中,滴入 5～7 滴浓氨水, 用玻璃棒搅拌使其充分反应,可观察到出现浅蓝色沉淀。将含有浅蓝色沉淀的液 体用离心机分离后,用蒸馏水多次洗涤沉淀,至洗涤液中用 1.0 mol/L BaCl2 溶液 检验不出 SO2-4 离子为止,滤纸上得到浅蓝色沉淀物。 [实验 2] 取少许上述浅蓝色沉淀于洁净试管中,用稀 HCl 溶解,然后再用 1.0 mol/L BaCl2 溶液检验,溶液中出现不溶于稀硝酸的白色沉淀,说明浅蓝色沉淀物 中有 SO2-4 存在。 [实验 3] 取少许上述浅蓝色沉淀于洁净试管中,加入少量蒸馏水,振荡后在酒 精灯火焰上加热液体至沸腾,不见有分解变黑生成 CuO 的现象发生,可以初步认 定浅蓝色沉淀物中不含 Cu(OH)2(或含量极其少)。 [实验 4] 取少许上述浅蓝色沉淀于洁净试管中,加入少量蒸馏水,后滴加 20% 的 NaOH 溶液,至沉淀刚好溶解,得深蓝色溶液([Cu(OH)4]2-),再加入 6～10 滴 40% 的 乙 醛溶液 , 最后在酒精灯火焰上加热液体至沸腾 , 片刻有砖红色沉淀生成 (Cu2O)。

这是由于与 Cu(OH)2 类似,在含有碱式铜盐沉淀的溶液中加入过量强碱, 也能得到深蓝色溶液 ([Cu(OH)4]2-),该溶液与乙醛在加热的条件下能生成砖红色 的沉淀。 以上实验可初步认定 CuSO4 溶液与少量氨水反应生成的浅蓝色沉淀是碱式 铜盐。 [佐证实验] 根据文献[2】 ,取一支洁净的试管,滴入 10 滴 1.0 mol/L CuSO4 溶 液,在不断振荡的条件下滴入 2 滴 2.0 mol/L NaOH 溶液,得浅蓝色的碱式铜盐沉 淀。将此沉淀用蒸馏水多次洗涤,至洗涤液中用 1.0 mol/L BaCl2 溶液检验不出 SO2-4 为止。重复上述[实验 2]、[实验 3]、[实验 4]硫酸铜和氨水,所得结果相同。 2.2.2 CuSO4 溶液与过量氨水反应 [实验 5 ] 在 6 个 50 mL 洁净的烧杯中分别加入 20 mL 不同浓度的 CuSO4 溶 液甲苯报警器,在不断搅拌下分别滴入浓氨水 ,至生成的沉淀刚好溶解 , 得到的全是深蓝色溶 液,将各溶液分别分成相同的 2 组,然后把一组放在干燥器中,用浓硫酸吸收水和氨; 把相同的另外一组置于通风厨中,实验观察记录见表 1。 表 1 CuSO4 与过量氨水反应的情况 硫酸铜浓度硫酸铜用量浓氨水用量混和液现象 在 干 燥 器 内在 通 风 厨 中 10~15 h1 天后 2 天后 0.5 h 后 1 h 后 3 h 后 6 h 后 ①饱和 10 mL 至↓刚溶解深蓝溶液深蓝溶液稍有蓝↓有明显蓝↓深蓝溶液明显 蓝↓大量蓝↓大量蓝↓ ②12 mL 至↓刚溶解深蓝溶液 ③9 mL 至↓刚溶解深蓝溶液 ④6 mL 至↓刚溶解深蓝溶液现象同上,只是蓝色沉淀的量随着 CuSO4 溶 液浓度的降低减少。

⑤3 mL 至↓刚溶解深蓝溶液 ⑥1 mL 至↓刚溶解深蓝溶液 将上述蓝色沉淀用蒸馏水多次洗涤,至洗涤液中用 1.0 mol/LBaCl2 溶液检验 不出 SO2-4 为止,滤纸上得到浅蓝色沉淀物。 [实验 6] 取①中少许浅蓝色沉淀于洁净试管中,用稀 HCl 溶解,然后再用 1.0 mol/L BaCl2 溶液检验,溶液中出现不溶于稀硝酸的白色沉淀,说明浅蓝色沉淀物 中有 SO2-4 的存在。 [实验 7] 取①中少许蓝色沉淀于洁净试管中,滴加 20%的 NaOH 溶液,至沉淀 刚好溶解,得到深蓝色溶液([Cu(OH)4]2-),再加入 7～10 滴 40%的乙醛溶液,最后在 酒精灯火焰上加热液体至沸腾,片刻有砖红色沉淀生成(Cu2O)。 [实验 8] 取①中少许浅蓝色沉淀于洁净试管中,加入少量蒸馏水,振荡后在酒 精灯火焰上加热液体至沸腾,片刻有灰棕色沉淀生成。说明该浅蓝色沉淀物中既 含有加热可以分解为黑色 CuO 的 Cu(OH)2,也含有加热不分解的浅蓝色的碱式铜 盐。 [实验 9] 分别取②～⑥中少许蓝色沉淀于洁净试管中,重复上述[实验 6]至 [实验 8],所得