#2【甘寶化銅的化學(xué)原理探索】鹽的水解與堿式碳酸銅性質(zhì)差異的探究/實(shí)驗(yàn)報(bào)告/

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄葵}類(lèi)的水解的原理以及現(xiàn)象。
? 在選四中就提到了鹽類(lèi)水解的原理是因?yàn)樵谒芤褐宣}類(lèi)解離出的離子與水解離出的離子所結(jié)合形成弱電解質(zhì),從而使得水的電離平衡向著電離的方向移動(dòng),并且呈現(xiàn)出不同的酸堿性或中性。
? 不同的鹽類(lèi)其水解現(xiàn)象不同,有的可能并無(wú)明顯現(xiàn)象(如CH3COONa),有的則有明顯現(xiàn)象(如實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH)3膠體的原理便是FeCl3的水解)。由于水是弱電解質(zhì),其在25℃時(shí)的離子積常數(shù)Kw=10^(-14),導(dǎo)致水解反應(yīng)現(xiàn)象不是很好直接觀(guān)察,在這里使用水解產(chǎn)物脫離反應(yīng)體系的Al3+和Cu2+與HCO3-進(jìn)行探究。
【實(shí)驗(yàn)器材】4mL離心管,膠頭滴管,碳酸氫鈉,十二水合硫酸鋁鉀,五水合硫酸銅,3%乙酸溶液,氫氧化鈉溶液

【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】先將硫酸銅,明礬,小蘇打溶于水,制成溶液待用。

用膠頭滴管向硫酸銅溶液中滴加碳酸氫鈉溶液,可以看見(jiàn)有藍(lán)綠色沉淀產(chǎn)生,并且冒出大量氣泡。

該水解反應(yīng)常用于堿式碳酸銅的制取。

用膠頭滴管向明礬溶液中滴加碳酸氫鈉溶液,迅速冒出大量氣泡,同時(shí)生成不溶于水的乳白色膠狀物。

待反應(yīng)完后取上層清液來(lái)驗(yàn)證此乳白色膠狀物為氫氧化鋁而非其他物質(zhì)。

用膠頭滴管滴加氫氧化鈉溶液至過(guò)量,沉淀溶解,溶液變得澄清透明,說(shuō)明此物質(zhì)是氫氧化鋁。

該水解反應(yīng)常用于凈水,不過(guò)因?yàn)殇X離子的毒性現(xiàn)在自來(lái)水廠(chǎng)已不常用。
【實(shí)驗(yàn)探究】實(shí)驗(yàn)完后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,即在自然條件下銅與和二氧化碳,水,氧氣下生成的堿式碳酸銅,與通過(guò)硫酸銅與碳酸氫鈉反應(yīng)生成的堿式碳酸銅在物理性質(zhì)(即顏色)上有較大差異。甚至使用硫酸銅法兩次制取的堿式碳酸銅的顏色都有較大差異。

那么除了物理性質(zhì)以外,它們?cè)诨瘜W(xué)性質(zhì)上是否有差異呢?我們?nèi)∩僭S樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這里主要驗(yàn)證硫酸銅法制取的堿式碳酸銅的差異。

用膠頭滴管向離心管中加入少量3%的乙酸溶液,通過(guò)二氧化碳的產(chǎn)生速率來(lái)表現(xiàn)二者的化學(xué)性質(zhì)差異。(此方法也可用于Na2CO3與NaHCO3的化學(xué)性質(zhì)的比較)

化學(xué)反應(yīng)式為:Cu2(OH)2CO3+CH3COOH→(CH3COO)2Cu+H2O+CO2??
此處奉上另一圖證明深綠色的堿式碳酸銅確實(shí)反應(yīng)了。

經(jīng)過(guò)以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn),可以得出這樣一個(gè)結(jié)論: V(淺藍(lán)綠色)>V(深綠色),二者與酸的反應(yīng)速率不同,即二者化學(xué)性質(zhì)之間有一定的差異。{此處所用酸為乙酸,乙酸為弱電解質(zhì),pKa=4.75(25℃),氫離子不能完全解離,得出的結(jié)論可能不準(zhǔn)確,猜測(cè)如用硫酸鹽酸等強(qiáng)酸現(xiàn)象會(huì)更加明顯,其結(jié)論也可能會(huì)更加準(zhǔn)確}
? 回觀(guān)硫酸銅法制堿式碳酸銅的原理可以發(fā)現(xiàn)其生成物并非只是堿式碳酸銅這么簡(jiǎn)單,其生成物表達(dá)式為:mCu(OH)2?nCuCO3,即為氫氧化銅與碳酸銅的混合物。查找文獻(xiàn)可知其產(chǎn)物隨著溶液酸堿度的變化而變化。
? 文獻(xiàn)中有著這樣的表達(dá)式

? 那么好像就可以解釋得通了,即深綠色的堿式碳酸銅是碳酸銅占較大比重的產(chǎn)物,此時(shí)c(CO32-):c(OH-)的比值趨于或等于1.5,而淺藍(lán)綠色的堿式碳酸銅這是氫氧化銅占較大比重的產(chǎn)物,此時(shí)c(CO32-):c(OH-)的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1.5。


比較以上兩圖好像看起來(lái)就可以解釋堿式碳酸銅的顏色差異了。
?但是,經(jīng)過(guò)以上的探究仍不能說(shuō)明此問(wèn)題。根據(jù)上述結(jié)論:V(淺藍(lán)綠色)>V(深綠色),此結(jié)論反應(yīng)出二者反應(yīng)速率的不同。根據(jù)文獻(xiàn)得出的結(jié)論又反應(yīng)出了二者含量的不同。
眾所周知:
①Cu(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+2H2O
②CuCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+H2O+CO2??
?若淺藍(lán)綠色的堿式碳酸銅中氫氧化銅含量多那么其與乙酸反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳就不會(huì)比深綠色的多,因?yàn)樯罹G色的堿式碳酸銅中碳酸銅的比重較大,但實(shí)驗(yàn)證明淺藍(lán)綠色的反應(yīng)符合②,而深綠色的卻符合①。這就與我以上得出的結(jié)論相反了。
本人知識(shí)有限,文章只能寫(xiě)到這樣的程度,希望能有看到這篇文章的大佬可以解答(膜拜)??