高峰 硝酸氧化法制二水合氯化铜.docx

硝酸氧化法制备二水合氯化铜高峰南京大学 化学化工学院摘要本文对比考虑多种实验室制备二水合氯化铜的方法，并着重就由硝酸氧化法制备二水合氯化铜的方法进行讨论，通过实验证实，以该种方法可获得纯度较高的产品。关键词：二水合氯化铜 硝酸氧化法 1引言二水合氯化铜（CuCl22H2O）有着广泛的应用：可用于玻璃制造，陶瓷，颜料， 木材防腐，金属提炼等工业， 并用作消毒剂, 媒染剂, 催化剂（如烃的卤化以及许多有机氧化反应）等，有着极高的生产价值和应用价值。Cu为金属单质，不溶于水，具有弱的还原性。而盐酸为非氧化型酸，不能直接使Cu氧化为二价铜。故可采用加入硝酸或双氧水的方法对其进行氧化1，也可采用在空气中直接氧化为CuO，再加入盐酸溶解。下面将会对此进行分别分析。1.1 空气氧化法在空气中直接氧化生成氧化铜，再加盐酸溶解。该反应方程式为： 2 Cu + O2 = 2 CuO （1） CuO + 2 HCl = CuCl2 + H2O （2）该反应的优点是操作简单，没有有害物质生成。但在实际操作过程中会遇到较大困难：（1）在空气中直接氧化铜片，限于O2浓度以及铜的接触面积，很难将铜片完全氧化，在反应中会出现较大浪费（2）如果使用纯氧会增加成本，且操作不便，可能出现危险。1.2 硝酸氧化法通过将铜加入硝酸和盐酸的混酸中溶解，利用溶解度的差异用结晶的方法得到粗产品，用重结晶法提纯。该反应方程式为：3 Cu + 8 HNO3 = 3 Cu（NO3）2 + 2 NO2 + 4 H2O该反应的优点是可以将铜片充分反应，且预期产率较高，纯度达到标准。但在反应过程中会产生有毒的NOx，有害健康，且污染环境，有一定的危险1.3 过氧化氢法以过氧化氢为氧化剂，以盐酸为酸性介质，直接氧化铜单质为氯化铜，然后通过蒸发结晶得到二水合氯化铜。反应方程式为：Cu+H2O2+2H+=Cu2+2H2O该反应绿色环保，且不引入新的杂质，操作简便易行。但考虑到H2O2价格较贵，根据不同质量，价格在700元/吨至2500元/吨不等，总体来讲成本较高。在实验过程中，二水合氯化铜加热至100失去2个结晶水，且高温下易水解。故从氯化铜水溶液生成结晶时，在2642得到二水物，在15以下得到四水物，在1525.7得到三水物，在42以上得到一水物，在100得到无水物。因此，在蒸发结晶时，应控制溶液温度为303 K至313 K，方可得到目标产物。22实验2.1材料名称质量（体积）铜片5.00 g硝酸（14.5 mol/L）22 mL盐酸（12 mol/L）30 mL乙醇（95%）2 mL2.2 制备2.2.1 铜片的预处理在蒸发皿中加入5.00g铜片，灼烧至表面变黑，除去铜片表面油污。2.2.2 硝酸铜的制备在通风橱内，在蒸发皿上盖上表面皿，用滴管从蒸发皿口处缓慢滴加22 mL浓硝酸，保持反应平稳进行。2.2.3 氧化铜的制备待反应充分后，加热蒸发溶液至干，继续加热分解，使硝酸铜全部分解为氧化铜。2.2.4 二水合氯化铜粗产品的制备量取27 mL 12 mol/L盐酸，加入蒸发皿中。适当补加少量浓盐酸，使固体全部溶解。加热浓缩溶液至表面出现结晶膜后，移去热源，保持温度，冷却结晶，得粗产品。2.2.5 洗涤将所得到的晶体转移至布氏漏斗进行抽滤，并用95%乙醇洗涤晶体，每次1mL，洗涤两次。洗涤完毕后抽干。 2.2.6 干燥将抽干后的氯化铜晶体转移至干燥洁净的蒸发皿中，用玻璃棒捣碎，平铺在蒸发皿中，放入烘箱中干燥，保持烘箱50 。一段时间后翻动晶体，待晶体变为浅蓝色且不粘玻棒时，得到二水合氯化铜晶体。2.3 纯度分析按GB619-77之规定进行取样及验收。2.3.1 含量测定称取0.35g样品，称准至0.0002g。溶于水，移入100mL容量瓶中，稀释至刻度。取25.00mL，稀释至100mL，加15mL氨-氯化铵缓冲溶液乙（pH10）及0.2g红紫酸铵混合指示剂，用0.02M乙二胺四乙酸二钠标准溶液滴定至溶液呈紫蓝色。二水合氯化铜含量%按下式计算：=Vc0.175m25100 1002.3.2 硝酸盐分析根据本实验方法的特点，测定硝酸盐含量。称取1g样品，溶于10mL水中，加10mL10%氢氧化钠溶液，在水浴上加热15分钟，冷却，稀释至100mL，过滤。取10mL，加1mL10%氯化钠溶液，放置10分钟。所呈蓝色不得浅于标准。3 结果与讨论以硝酸氧化法制二水合氯化铜所得产品纯度较高。在本次试验中，制得二水合氯化铜5.75 g，产率42.9 %，按以上产品分析方法分析得，纯度为99.76 %，硝酸盐含量符合标准。对实验成本进行计算：原料 名称质量（体积）成本Cu5.00 g0.4 元HNO322 mL0.33 元HCl30 mL0.30 元产品名称质量价格CuCl22H2O5.75 g0.61元 由于在实验时所得产率较低，导致成本价高于产品价，且在反应过程中产生NOx，会污染环境，但产品纯度较高。故在提高产量减少损失方面仍有许多值得改进的地方。如：（1） 在出现结晶膜后仍可继续保持小火加热一段时间，减少损失；（2） 在加热分解Cu（NO3）2时，应控制火焰大小，使反应不可过于激烈，溅射在蒸发皿外缘；（3） 在生成结晶膜过程中在壁上析出的CuCl2无需立即用水冲下，可通过在冷却时盖上表面皿使其自行转化，从而减少蒸发时间。（4） 使用较浓盐酸溶解氧化铜，减少加入水的量，从而缩短蒸发时间，减少残留在母液中的损失。综上，在减少损失后，该方法仍不失作为一种在实验室中制备二水合氯化铜的好方法。 4 结论硝酸氧化法制备二水合氯化铜（CuCl22H2O）有着较高的纯度，符合分析纯标准。该方法原理简单，操作方便易行，是一