制取硫酸铜大晶体探究实验报告.doc

制取硫酸铜大晶体实验探究报告学校：广州大学附属中学 班级：初三（4）班 组员：丘子贞、郑康维、谢广俊作品名称：蓝色妖姬实验名称：制取硫酸铜大晶体实验探究实验目的：培养化学实验中的动手能力和简单分析能力 探究如何制取形状规则的硫酸铜大晶体实验用品：250ml烧杯两个、碗、玻璃棒、医用纱布、小水盆、保鲜膜、棉线、头发、笔、小刀、小盒子、透明指甲油、五水硫酸铜（分析纯）试剂一瓶（500g/瓶）前期实验记录（准备期）：实验步骤实验现象实验分析与结论STEP 1. 往烧杯内加入100ml常温蒸馏水，并加入五水硫酸铜（以下称作硫酸铜），配置成硫酸铜溶液。把装有硫酸铜溶液的烧杯（以下称作溶液烧杯）放入装有沸水的小水盆中，隔水加热溶液。加热过程中不断搅拌溶液，直到有少量硫酸铜不能再溶解，形成热饱和溶液。在蒸馏水中加入硫酸铜后，蒸馏水变成蓝色，颜色随搅拌逐渐加深。溶液无臭。随着温度上升，硫酸铜溶解速率加快。溶液达到一定浓度时，硫酸铜不再溶解。不能溶解的硫酸铜粉末悬浮在溶液中，使溶液变浑浊。重复加热后剩余粉末溶解，溶液再次变澄清。烧杯壁上残留的硫酸铜溶液蒸发后形成白色粉末，附在杯壁上。五水硫酸铜为蓝色固体，易溶于水。根据书本，在升高温度的情况下，原来的饱和溶液可以变成不饱和溶液。溶质不能继续溶解时所得溶液即为饱和溶液。咨询老师得，该白色粉末是五水硫酸铜失去结晶水后形成的无水硫酸铜。无水硫酸铜具有极强吸水性，吸水反应后能生成五水硫酸铜。其具体化学方程式为：CuSO4+5H2O= CuSO45H2O(反应条件为加热)结论:配置硫酸铜溶液时应先查阅硫酸铜的溶解度，按照比硫酸铜常温下溶解度多23克的剂量添加试剂。持续搅拌至只有少量硫酸铜不能溶解时溶液即饱和，不应再加热。STEP 2(1). 趁热直接将溶液倒入碗中，碗放在水盆中保温，等待溶液缓慢冷却，静置一天。溶液在碗底析出大量碎晶，无法析出一定大小的完整晶体。不经过滤的溶液中杂质较多。根据结晶原理，溶液中的固体杂质、微粒等都会诱发结晶。将碗直接放在水盆外降温会使溶液冷却过快，饱和溶液会有大量微小晶体迅速析出。过多的晶体会互相粘连，导致培育晶种失败。STEP(2). 趁热用医用纱布将溶液过滤到碗中，将碗放在水盆外降温冷却，附上保鲜膜，防震防尘，静置一天。STEP 2(3). 趁热用医用纱布将溶液过滤到普通饭碗中，碗放在水盆中保温 ，等待溶液缓慢冷却，覆上保鲜膜，防震防尘，静置一天。溶液析出的晶体重叠在碗底，形成一整块饼状晶体，很难拣出形状完整晶体。溶液会在已形成的晶体表面上析出晶体。STEP 2(4). 趁热用医用纱布将溶液过滤到底部直径较大的、洁净的面碗中，碗放在水盆中保温 ，等待溶液缓慢冷却，覆上保鲜膜，防震防尘，静置一天。碗底出现许多完整的蓝色菱形小晶体，长约1.2cm。小晶体似玻璃光泽，呈半透明。溶液温度降低时，硫酸铜溶液重新达到饱和，多余的即不能溶解的溶质就以晶体方式慢慢析出。溶液受外界杂质、振动干扰越少，析出的晶体形状就越规则。硫酸铜的晶体属于三斜晶系结论：制作晶核时应控制溶液降温速度，使其缓慢冷却。冷却后的溶液一定要进行过滤。在溶液析晶的过程中要意防尘。尽量选用底部直径较大的碗培养晶核。STEP 3. 从碗中选取2颗形状完整的小晶体作为晶核，分别用棉线和头发绑紧。棉线（头发）另一头拴在笔杆中间。后期实验记录（培养期）：实验步骤实验现象实验分析与结论STEP 4. 用STEP1方法配置培养硫酸铜大晶体用的硫酸铜热饱和溶液200ml。将溶液过滤到另一烧杯（以下称作培养烧杯）中。培养烧杯放在热水盆中保温。STEP 5(1). 在热饱和溶液冷却的过程中把用棉线拴住的晶核悬挂在溶液中，覆上保鲜膜，防震防尘，静置。不久，溶液在晶核表面析出细小晶体。一颗颗细小晶体逐渐长大，覆盖晶核，形成一个不规则的晶体。棉线上也出现大量碎晶，与不规则晶体大部分上表面粘连。一夜过后不规则晶体明显变大。溶液在降温过程中，析晶速率较快，细小晶体会在晶核表面迅速析出。且降温过程中的溶液温度分布不均匀，即各处析晶速率不平均，破坏粒子原来的有序排列，晶核表面的细小晶体以各自为中心各自生长，导致晶体失去原有的规则形状。棉线上细小的突起较多，容易诱发结晶。棉线上的碎晶与主晶体粘连后会影响主晶体的形状。STEP 5(2). 待热饱和溶液完全冷却后，把用棉线拴住的晶核悬挂在溶液中，覆上保鲜膜，防震防尘，静置。晶体慢慢生长。一夜过后晶体变大。晶体表面只有有几个突起的薄片状小晶体。棉线上出现一些碎晶，与晶体小部分上表面粘连。溶液完全冷却后析晶速率较慢，硫酸铜分子有充足时间进行有序排列。且完全冷却后的溶液温度分布较均匀，各处析晶速率也较平均。虽然生长缓慢，但是基本能够以原有晶核为中心生长。棉线上细小的突起较多，容易诱发结晶。棉线上的碎晶与主晶体粘连后会影响主晶体的形状。STEP 5(3). 待热饱和溶液完全冷却后，把用头发拴住的晶核悬挂在溶液中，覆上保鲜膜，防震防尘，静置。晶体慢慢生长。一夜过后晶体变大。晶体表面只有有几个突起的薄片状小晶体。头发上出现很少碎晶，基本不与晶体上表面粘连。头发表面比棉线光滑，细小的突起相对较少，不易诱发结晶，即不易使碎晶影响主晶体形状。结论：等待热饱和溶液完全冷却后再把晶核放入。用头发绑晶核。STEP 6(1). 将已形成的小晶体从溶液中轻轻取出。重复STEP5(3)操作。晶体和其表面突起的薄片状小一起长大，晶体不再保持原有菱形形状。根据结晶原理，晶体的生长是溶质在外界加入的晶种表面不断堆积的结果。原有晶体形状不规则，溶质不断堆积后形成的晶体也不规则。STEP 6(2). 将已形成的小晶体从溶液中轻轻取出。用小刀轻轻将晶体表面突起的薄片状小晶体切除、磨平后再重复STEP5(3)操作。晶体表面突起的薄片状小晶体被轻易切除打磨晶体后刀刃变浅红，出现疑似铁锈的痕迹。晶体继续按菱形轮廓慢慢生长。硫酸铜的晶体硬度不大咨询老师得知硫酸铜属于盐类，遇见化学性质比铜活泼的金属就会发生化学反应，置换出溶液中的铜。疑似锈迹的物质应该就是置换出的铜，但仍需实验检验。结论：要及时清理晶体上的各种突起。STEP 7. 坚持每天重复STEP6（2）的操作，共重复一周。晶体慢慢长大。到第7天时晶体长约4.5cm。STEP 8(1). 取出晶体，把晶体直接放在盒子中保存。几天后晶体表面开始泛白，不再具有光泽。硫酸铜晶体在干燥空气中会缓缓风化。STEP 8(2). 取出晶体，在晶体的表面涂上一层薄薄的透明指甲油，再把晶体放入小盒子中保存。几天后晶体仍保持原有光泽。指甲油将晶体和空气隔绝，能够很好地防止晶体风化。结论：保存硫酸铜晶体前要做好防止晶体风化的措施。实验结论：硫酸铜晶体的形状是一定的，但是在实际培养过程中，由于实验设备有限和外界影响等各种因素，想要培养出完全规则的硫酸铜晶体非常困难。我们只能尽自己所能，培养出形状相对规则的硫酸铜晶体。实际形成的晶体形状受多方面因素的影响。经过归纳总结，想要培养出形状相对规则的硫酸铜晶体，在操作过程中需要注意以下几点：尽量挑选形状完整的小晶体作为晶核；使用头发绑晶核；等待热饱和溶液完全冷却并进行过滤后再把晶核放入；在溶液析晶的过程中要意防震防尘；取出晶体后要及时清理晶体上的各种突起。 制取硫酸铜晶体是一个繁琐的过程，只有具有持之以恒的毅力和耐心的操作，才有可能培养出理想的晶体。实验体会：Part1：做探究实验最重要的就是多做对比实验。在实验过程中，我们应多留意细微的现象，做好实验记录并进行简单分析。遇到不懂的问题要及时通过咨询老师、查阅资料等方法解决。只有具有格物致知的精神和勤于动手动脑的意识，我们才能在实践中逐步提高自己的动手能力和分析能力。Part2：本次探究实验耗时近一个月，期间我们因经验不足、操作疏忽等因素，经历了数十次失败。但我