铜循环实验的改进.doc

金属铜的循环制备改进 铜 循 环 实 验 的 改 进摘要：在原有的实验基础上做了一些改进，来减少反应过程有毒有害气体的排放，达到绿色化学的要求。在理论上得到相同的铜的条件下减少化学用品的剂量，节约资源。提高单质铜的产量，减少铜的氧化率。同时进一步熟悉四类基本反应(氧化还原、沉淀、分解及中和反应)的本质和分类方法。关键词：铜循环 前言：原实验开始用浓硝酸溶解铜片，产生污染性气体二氧化氮，需要到通风橱操作；且原实验后面各种化学试剂用量过多，造成浪费；最后在实验室烘干时由于温度及空气流通等原因导致铜的氧化率极高。本实验对以上不足之处进行改进，以达到简化实验步骤，减少污染气体的排放及节约试剂的改进目的。一、实验步骤1.1 由Cu制备Cu(NO3)2 称取约0.5gCu片放入250ml的烧杯中，在通风橱中加入4ml的浓硝酸（16mol/L）。搅拌溶液至Cu反应完全，记录实验现象。向反应完的溶液中加蒸馏水至烧杯体积的一半。1.2 由Cu(NO3)2制Cu(OH)2 在搅拌下向溶液中加入30ml 3mol/L NaOH，生成白色沉淀。1.3 由Cu(OH)2制CuO 加热有沉淀的液体并不断搅拌至溶液微沸。当完全变黑后，停止加热。并继续搅拌几分钟。将溶液静置使生成的CuO沉降。倾滗法弃去上层清液，再加入200ml热的去离子水洗涤沉淀。待沉淀沉降后，弃去上层清液。1.4 由CuO制CuSO4 在搅拌下加入15ml 6mol/L H2SO4。反应结束后将反应器放入到通风橱中。1.5 由CuSO4制Cu 一次性加入2.0g锌粉，搅拌，至上层溶液由蓝色变为无色。当溶液中没有气泡出现后，弃去上层清液至指定容器内。如果在底部沉淀中看到了未反应完的银灰色锌粉，加入10ml 6mol/L HCl至微热。溶液中没有气泡产生，倾滗法弃去清液，将生成的Cu转移到表面皿上。用5ml去离子水洗涤产物铜粉2次，再用5ml甲醇洗。最后将Cu粉放入烘箱中烘干，烘干后称重。二、实验改进 2.1 称取0.5g铜片放入烧杯中，先加入6mol/L的盐酸3.0mL，再加入30%H2O23.4mL。边滴加边搅拌。 实验现象：铜片快速溶解，溶液变为绿色，溶液中产生气泡，烧杯壁发热。2.2 微热，除去过量的H2O2。 实验现象：溶液中产生少量气泡。2.3加水至烧杯体积的一半。 实验现象：溶液变为蓝色。2.4 在不断搅拌下向溶液中加入13mL2mol/L的NaOH。 实验现象：生成蓝色沉淀。2.5 加热有沉淀的液体并不断搅拌至溶液微沸。当完全变黑后，停止加热，并继续搅拌几分钟，将溶液静置使生成的沉淀沉降。倾滗法去掉大部分上清液。2.6 在搅拌下加入3.4mL6mol/L盐酸。反应结束后将反应器放入到通风橱中。实验现象：黑色沉淀溶解，溶液变为蓝色。2.7 一次性加入1.0g锌粉，搅拌，至上层溶液由蓝色变为无色。当溶液中没有气泡出现后，弃去上层清液至指定容器内。如果在底部沉淀中看到了未反应完的银灰色锌粉，滴加 6mol/L HCl至微热，直到无气泡产生。 实验现象：锌粉溶解，产生红色固体，溶液中产生气泡。2.8当溶液中没有气泡产生，倾滗法弃去清液，将生成的Cu转移到表面皿上。用5ml去离子水洗涤产物铜粉3次，再用5ml丙酮洗。最后将Cu粉放在50C烘箱烘干约40分钟，烘干后称重。三、 实验数据铜片质量0.5g6mol/L盐酸（3+3.4）=6.4mL30%H2O23.2mL2mol/L氢氧化钠13.0mL锌粉质量1.0g产物Cu质量0.49gCu的回收率98%四、结果与思考利用过氧化氢在酸性条件下的氧化能力取代硝酸，减少了实验的污染性气体排放。与上次用过氧化氢与硫酸的搭配相比，过氧化氢与盐酸的搭配（酸度相同时）溶解铜的速率更快。猜测氯离子可能有催化作用。刚溶解铜的溶液为绿色，应该是铜离子浓度过大，解释了后面的加水至烧杯的一半。由烘干后铜仍然是红色的知，烘干时，应控制温度在4050C，同时应该一次性烘干3040min，不应该中途拿出来，减少空气流动以确保铜不会被氧化。由于上次实验铜的颗粒太细是因为在加氢氧化钠时同时也在加热，此次取消了加热，得到的颗粒有变大。由此猜想， 再沉淀生成的过程中，由于加热是分子的运动加快，导致反应变快，同时分子的扩散程度变大，导致沉淀的颗粒变细。而沉淀后的加热（陈化）则可以使沉淀聚集变大。五、参考文献【1】武汉大学化学与分子科学学院实验中心 无机化学实验（第二版）（武汉大学出版社） 第98页【2】曹锡章 宋天佑 王杏乔 无机化学（第三版）（高等教育出版社）【3】百度文库 金属Cu的循环制备实验改良 205实验室/link?url=vM2gTqNEfOU1dptrSLJVaMnpzyz1Xl_P-6ZpHuCdZ3h_fPWylSqO