碱式碳酸铜制备实验的改进探讨_宋力
第24卷第6期2010年11月天津化工TianjinChemicalIndustryVol．24No．6Nov.2010
碱式碳酸铜制备实验的改进探讨
宋力1,2，刘小玉1，王晓兰1，张克立2
（1.信阳师范学院化学化工学院,河南信阳464000；2.武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉430072）
摘要：探讨以硫酸铜与碳酸钠为原料制备碱式碳酸铜最佳实验反应条件，结果是：n（CuSO4）:n（Na2CO3）=1:1.2,温度为70℃，pH值为8~9。
关键词：碱式碳酸铜；制备；改进；最佳反应条件doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2010.06.011中图分类号：O643.12
文献标志码：A
文章编号：1008-1267（2010）06-030-03
Studyontheimprovementofpreparingexperimentofthebasiccarbonatecopper
2
SONGLi1，,LIUXiao-yu1,WANGXiao-lan1,ZHANGKe-li2
(1.XinyangTeachersCollege,XinyangHenan464000,China;
2.CollegeofChemistryandMolecularSciences,WuhanUniversity,WuhanHubei430072,China)
Abstract:Studyingonthebestreactionconditionofthepreparingthebasiccarbonatecopperfromcupricsulfateandsodiumcarbonate．Theresultsshowedn(CuSO4):n(Na2CO3)=1:1.2,thebesttemperatureis70℃,thebestpHis8~9．
Keywords:basiccarbonatecopper；preparing；improvement；thebestreactioncondition本实验以硫酸铜和碳酸钠为原料制备碱式碳酸铜。由于该制备实验的反应条件较难控制和观察，本文通过探讨反应体系中原料配比、温度、pH值等对产物的影响，以期得到最佳反应条件。
1.2
碱式碳酸铜的制备
在室温下，把Na2CO3溶液滴加到CuSO4溶液中，并搅拌，用红色石蕊试纸检验溶液至变蓝为止，用水洗沉淀，至滤液中不含得到蓝色沉淀。抽滤，
SO4为止，取出沉淀，风干，得到蓝色晶体。该晶体的主要成分为5CuO·2CO2。如果使沉淀与Na2CO3的饱和溶液接触数日，沉淀将转变为Cu（OH）2。如果先加热Na2CO3溶液至沸腾，滴加CuSO4溶液时会立即产生黑色沉淀。如果加热CuSO4溶液至沸腾时滴加Na2CO3溶液，产生蓝绿色沉淀，并一直滴加Na2CO3溶液直至用红色石蕊试纸检验变蓝为止，但条件若控制不好的话，沉淀颜色会逐渐加深，最后
向CuSO4溶液中滴变成黑色。如果先不加热溶液，
2-
1
1.1
实验部分
主要仪器与试剂
主要仪器：立鹤牌电热恒温干燥箱102型（山东澭坊医药集团股份有限公司医疗器械厂）；循环水式真空泵SHZ-D（Ⅲ）（巩义市予华仪器有限责任公司）；SSY型电热恒温水浴锅（北京泰克仪器有限
TENSOR27型红外光谱仪（德国布鲁克公公司）；
司）；BrukerD8-Advance型X-射线衍射仪（德国布鲁克公司）；FA2004型电子天平（成都市科恒达仪器设备有限责任公司）。
主要试剂：无水硫酸铜（A.R北京南向乐化工厂）；无水碳酸钠（A.R天津市永大化学试剂开发中心）；紫尿酸胺（上海试剂总厂第三分厂）；EDTA（乙二胺四乙酸，开封化工四厂）等均为分析纯。
收稿日期：2009-10-08
基金项目：国家自然科学基金资助项目（20071026）。
作者简介：宋力（1967-），女，副教授，现从事材料化学和固体化学的研究。
第24卷第6期宋力，等：碱式碳酸铜制备实验的改进探讨31
加Na2CO3溶液，并用红色石蕊试纸检验至变蓝为
止，然后加热，沉淀颜色也易逐渐加深，最后变成黑色。出现黑色沉淀的原因可能是由于产物分解成CuO的缘故。因此，当加热含有沉淀的溶液时，一定要控制好加热时间。另外，将Na2CO3溶液倒入CuSO4溶液，CuSO4溶液过量，生成碳酸铜，将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液，Na2CO3溶液过量，溶液碱性很强，所以生成碱式碳酸铜，因此也应注意试剂的加入顺序[1]。
分别按合适比例取无水CuSO4和无水Na2CO3
粉末各若干克，加适量蒸馏水溶解，分别放在恒温水浴锅中，加热到合适温度后，将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液，记录沉淀的颜色。沉淀下沉后，用倾析法洗涤沉淀数次，抽滤，并用少量冷蒸馏水洗涤沉淀至无SO4为止，再用无水乙醇洗涤抽干,置烘箱中烘干，称量，计算产率[2]。
2-
表1不同原料配比、加料方法对反应产物的影响试样编号CuSO4固体/gNa2CO3固体/g反应后产物颜色反应后产物品质
112.58.3蓝绿
212.510.0深蓝绿
312.58.3蓝绿品质差
412.510.0蓝绿品质好
品质较好品质好
2.1.2温度对产物的影响
分别取12.5gCuSO4、10.0gNa2CO3粉末,用蒸馏水将其充分溶解。分别在不同温度下，将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液的烧杯中并不断搅拌使其充分反应。静置，洗涤沉淀数次，抽滤，将产品在100℃的烘箱中烘干，冷却至室温后称重并观察其各个产品的品质和色泽（样品为5、6、7、8号）。表2列出不同反应温度对产物颜色的影响。
表2不同反应温度对产物颜色的影响试样编号反应温度/℃反应后产物颜色反应后产物品质
525蓝品质差
650蓝绿品质较好
770暗绿品质好
8100淡绿品质差
2
2.1
结果与讨论
反应条件对产物的影响
由可溶性的铜盐和可溶性的碳酸盐进行复分解反应制备碱式碳酸铜，反应初期产物往往是碱式碳酸铜和氢氧化铜的混合物。因为碱式碳酸铜是呈暗绿色的，而氢氧化铜是呈蓝色的，所以只需要直接观察反应体系的颜色，就可推知反应产物主要成分是否为碱式碳酸铜或含量的多少。如果是蓝色或蓝绿色，说明有相当部分氢氧化铜与碱式碳酸铜共存，只有当样品呈暗绿色时产物主要成分才是碱式碳酸铜。因此，本文以是否观察到暗绿色及其深浅作为衡量产品中碱式碳酸铜含
4]。量多少的重要指标[3，
2.1.1原料配比、加料方法对产物的影响
分别取12.5gCuSO4、8.3g和10.0gNa2CO3粉末，用蒸馏水将其充分溶解。室温下依次将CuSO4溶液分别加入Na2CO3溶液的烧杯中不断搅拌使其充分反应。静置，洗涤沉淀数次，抽滤，将产品在100℃的烘箱中烘干，冷却至室温后称重并观察其各个产品的品质和色泽（样品为1、2号）。
分别取12.5gCuSO4、8.3g和10.0gNa2CO3粉末，用蒸馏水将其充分溶解。室温下依次将Na2CO3溶液分别加入CuSO4溶液的烧杯中不断搅拌使其充分反应。静置，洗涤沉淀数次，抽滤，将产品在100℃的烘箱中烘干，冷却至室温后称重并观察其各个产
4号）。表1列出不同原品的品质和色泽（样品为3、
料配比、加料方法对反应产物的影响。
2.1.3pH值对产物的影响
10.0gNa2CO3粉末,用蒸馏分别取12.5gCuSO4、
水将其充分溶解。在70℃的恒温水浴条件下，将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液的烧杯中不断搅拌，用酸碱调节反应体系的pH值，使其充分反应。静置，用倾洗法洗涤沉淀数次，抽滤，将产品在100℃的烘箱中烘干，冷却至室温后称重并观察其各个产品
10、11、12、13号）。表3列出不同的色泽（样品为9、
pH值对反应产物颜色的影响。
表3不同pH值对反应产物颜色的影响试样编号体系pH值反应后产物颜色
96蓝绿
107淡绿（偏白）品质好
118淡绿
129绿
1310绿（偏白）
反应后产物品质品质较好品质较好品质好品质较好
2.1.4碱式碳酸铜制备过程的最佳设计
10.0gNa2CO3粉末，分别用分别取12.5gCuSO4、
蒸馏水将其充分溶解。同时置于70℃水浴中几分钟，达到恒温。将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液的烧杯中，用玻璃棒搅拌，静置。等沉淀完全后，用倾析法洗涤沉淀数次，直至用pH试纸测定溶液的pH值在9左右，抽滤，并用BaCl2溶液检测至滤液中不含SO4为止。将所得产品置于烘箱中于100℃左右烘2h，称量，产品产率为90.3%。
2-
32天津化工2010年11月
2.2
碱式碳酸铜的X-射线衍射分析碱式碳酸铜X-射线衍射分析（XRD）是在德国Bruker公司生产的D8-AdvanceX-射线衍射仪（Cu靶）Ka线上进行的；入射波长为15.406nm；散射线经过石墨单色器单色化，采用步进扫描方式，管电压45kV，管电流40mA，扫描速率6°/min。
图1是10个样品的X-射线衍射图，由图可见7号样结晶度好，无杂质峰。
由计算结果知其为单斜晶系，a=0.56422nm，b=0.46471nm，c=0.30205nm，β=95.232°，V=0.07887nm3，Z=4。
图2碱式碳酸铜的红外光谱
表4
Cu2(OH)2CO3的红外光谱吸收带的波数（cm-1）及归属
波数/cm-1归属
波数/cm-1归属
τas(OCO)τs(OCO)vas(Cu-O)vs(Cu-O)
波数/cm-1归属
3402.25sbvas(HOH)1044.93vsvs(OSO)572.84w3301.94sbvs(HOH)872.39m1500.41s1390.34s1097.07s
vas(OCO)818.16svs(OCO)749.47svas(OSO)712.05w
ras(OCO)524.43mrs(OCO)505.50mδas(OCO)428.02wδs(OCO)
3
3.1
图1碱式碳酸铜的X-射线衍射图
结论
由于CO3的水解作用,碳酸钠的溶液呈碱性,
2-
碱式碳酸铜的红外光谱分析
在TENSOR27型红外光谱仪上，用KBr压片法在4000~400cm-1范围内记录标题化合物的红外光谱。其红外光谱图如图2所示；表4给出了碱式碳酸铜的红外光谱吸收峰及其归属。
在碱式碳酸铜样品的红外光谱图中，1500.41cm-1和1390.34cm-1处的吸收带分别为O—C—O的反对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收，而在3000～2500cm-1和1650cm-1附近没有出现吸收峰，表明样品中不存在游离的羧基。位于3608cm-1处的吸收带为O—H的伸缩振动吸收，872.39cm-1处出现的吸收带属于O—H面外弯曲振动吸收，3402.25cm-1处和3301.94cm-1处为C—H伸缩振动吸收。位于505.5cm-1处的吸收峰可归属为Cu—O的伸缩振动。!!!!"
2.3
而且碱式碳酸铜的溶解度较小,与氢氧化物的溶解度相近,所以当碳酸钠与硫酸铜溶液反应时，所得的
反应物浓产物是碱式碳酸铜,反应过程中反应温度、
度及反应物配比及反应液的pH值对反应的产率均有影响。
3.2改进后碱式碳酸铜制备实验的最佳优化条件探求较准确,产品的产率高,品质良好,反应的最佳条件为：n（CuSO4）:n（Na2CO3）=1∶1.2，温度为70℃，pH值为8~9，最佳条件下的反应产率为90.3%。
参考文献：
［1］吴健松,梁海群,周春燕,等.一种简单的制备优质碱式碳酸铜工
艺[J].茂名学院学报，2007，17（6）：51-69．
［2］华中师范大学,东北师范大学等编.分析化学实验（第3版）[M].
北京：高等教育出版社,2001．
［3］陈秀宇，邱雪芬.碱式碳酸铜制备实验的改进探索[J].福建师范
29-32．大学福清分校学报,2007,82(5)：
［4］吴健松，梁海群，周春燕，等.一种简单的制备优质碱式碳酸铜
工艺[J].茂名学院学报,2007,17(6)：48-46.
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发展化工生产必须保护环境
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