2023年5月20日

这天我对之前2023年3月18日做的硫酸铜与过量氨水反应的实验进行了一个理论方面的补充实验,同时修改了那次实验的实验日记中不严谨的部分。
我首先往试管里加入少许硫酸铜和氯化铵粉末(图1),然后加水配成溶液(图2),未生成硫酸铜与过量氨水反应时产生的导致溶液变成绛蓝色的硫酸四氨合铜,此举验证了硫酸四氨合铜为配位化合物,其需要氨分子作配体分子生成,用铵根代替明显是不行的。
之后,我往上述溶液再加入颗粒较大的氢氧化钠粉末,生成天蓝色沉淀(图3),未生成硫酸铜与过量氨水反应时产生的导致溶液变成绛蓝色的氢氧化四氨合铜,此举验证了氢氧化四氨合铜为配位化合物,其需要氨分子作配体分子生成,用铵根代替明显是不行的。
以上为对之前实验的补充实验。在以上实验完毕后,我觉得蛮可以给这溶液加热下重温氢氧化铜黑化变为氧化铜的过程,只是加热到沸腾(这个温度下氢氧化铜早已脱水了)也就看到一两粒小到照片都拍不出来的黑色氧化铜,而溶液通体却变成了绿色(图4),且溶液在冷却后恢复蓝色,但在溶液液面上方的试管壁上残留了一点点溶液加热至沸腾时附着上去的土黄色物质。我又重复了加热、自然冷却的过程,也是先变绿、又变回蓝。这又是一个盲区了。
经过查询资料,得知上述变色反应应是土黄色的四氯合铜酸盐生成的现象,其在蓝色硫酸铜溶液中中和显绿色,常温下四氯合铜酸盐便会在铜离子和氯离子大量存在情况下生成,不过不明显,至于加热为什么会让这一反应变得明显,在加热后又变得不明显,暂找不到资料能说明原因。
关于溶液加热基本无氧化铜出现,说明之前生成的沉淀基本不是氢氧化铜,那么可推断基本是碱式硫酸铜。仔细观察沉淀发现,沉淀确实非氢氧化铜标志性的天蓝色,而是蓝绿色,也就是碱式硫酸铜的颜色。查询资料得知,碱式硫酸铜可受热分解,不过在使水沸腾温度下尚不会分解,这解释了沉淀为什么基本不变黑;且又得知氢氧化钠缓慢加入硫酸铜溶液或少量加入都会导致主要生成碱式硫酸铜沉淀,这与硫酸铜与过量氨水反应时为什么沉淀主要是碱式硫酸铜原理相似,都是让两者反应时氢氧根处于较少状态,这解释了沉淀为什么基本是碱式硫酸铜。
碱式硫酸铜是植物用杀菌剂波尔多液的有效成分,所以,值得注意的是,上述补充实验外额外做的实验__提供了一种配置波尔多液的方法__。当然,这显然不如硫酸铜与熟石灰的传统制法来得划算。
另,关于上述实验未解之问题,我归纳出两个问题发在知乎上征求专业网友的看法,我从中受到些启发,不过网友的回答也有一些错误。此置问题链接如下,供参阅:
为什么氯化铵会影响硫酸铜与氢氧化钠的反应?
加热会促进四氯合铜离子的生成吗?
以下为实验涉及的方程式:

  • 2CuSO4+2NaOH=Cu2(OH)2SO4↓+Na2SO4
  • CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
  • CuSO4+4NH4Cl=(NH4)2CuCl4+(NH4)2SO4





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