2023年3月18日—2023年3月31日

这一段时间我做了以硫酸铜与过量氨水反应为基础的实验。2023年3月11日至12日时我曾欲通过粗制氨水作为该实验的原材料之一,当时因为粗制氨水浓度不够而暂时作罢,但,我于2023年3月17日回收到社团课上的10%氨水,已然是较高的浓度了,这便凑齐了实验材料。
以浓氨水滴入硫酸铜溶液,由于氢氧根相对铜离子较少,于交界处优先生成碱式硫酸铜沉淀,辅以氢氧化铜沉淀,这组成了交界处的天蓝色沉淀;沉淀一离开交界沉入底部,新的沉淀又在交界处生成,分隔开下部密度较大的硫酸铜溶液;由于氢氧根相对硫酸根较少,于上部优先生成硫酸四氨合铜,辅以氢氧化四氨合铜,这使上部溶液成绛蓝色。
反过来往浓氨水滴加硫酸铜溶液没试过,也会被“冰山”分层还是“水天相接”,确实不知道,妄下定论也难以用理论打圆场是吧。
我计划在硫酸铜与过量氨水反应之后再滴加氨水,直至沉淀消失,生成绛蓝色透明溶液,再加98%乙醇静置数小时,生成绛蓝色沉淀,再蒸发结晶(可能要数遍)制得一些晶体,我希望是以硫酸四氨合铜为主的。
实操时,我于2023年3月22日初次蒸发结晶制得的是明显包含杂质的混晶,混晶主要有两种颜色,根据颜色可分辨主要为硫酸四氨合铜和碱式硫酸铜,总体颜色明显浅于纯硫酸四氨合铜;我将初次结晶所得物加少许水再溶解,滴加氨水增加溶解度并促使生成尽可能多的硫酸四氨合铜,这一过程溶液由浅蓝色变为绛蓝色,然后过滤仍然不溶的杂质,静置蒸发结晶,至2023年3月31日,观察到溶液颜色逐渐又变为浅蓝色,也就是硫酸四氨合铜脱氨分解,由于氨气易挥发,这一步我暂时无法想到避免的办法;溶液中的铜离子也已少得可怜,实验到此为止。总得来说实验除结晶一步外,其余皆符合预期效果。
涉及反应方程式如下:

  • 2CuSO4+2NH3·H2O=(NH4)2SO4+Cu2(OH)2SO4↓
  • CuSO4+2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4
  • CuSO4+4NH3·H2O=4H2O+Cu(NH3)4SO4
  • Cu(OH)2+4NH3·H2O=Cu(NH3)4(OH)2+4H2O

下图中,P1为硫酸铜溶液;P2-3为硫酸铜溶液与过量氨水反应;P4为反应生成沉淀;P5为再滴加氨水使沉淀溶解;P6为加98%乙醇后硫酸四氨合铜等析出;P7为析出物质初次蒸发结晶过程;P8-9为初次蒸发结晶所得的硫酸四氨合铜和碱式硫酸铜混晶。







下图(P8)中,结于烧杯底部的硫酸四氨合铜与碱式硫酸铜混晶在打光下迸发奇幻的色彩,犹如深不可测却又引人向往的蓝洞。予特作一句诗以记之:

  • 百尺蓝洞鲜人识,遂作晶花赴洛神!



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