#2【甘宝化铜的化学原理探索】盐的水解与碱式碳酸铜性质差异的探究/实验报告/

【实验目的】探究盐类的水解的原理以及现象。

  在选四中就提到了盐类水解的原理是因为在水溶液中盐类解离出的离子与水解离出的离子所结合形成弱电解质，从而使得水的电离平衡向着电离的方向移动，并且呈现出不同的酸碱性或中性。

  不同的盐类其水解现象不同，有的可能并无明显现象（如CH3COONa），有的则有明显现象（如实验室制备Fe(OH)3胶体的原理便是FeCl3的水解）。由于水是弱电解质，其在25℃时的离子积常数Kw=10^(-14)，导致水解反应现象不是很好直接观察，在这里使用水解产物脱离反应体系的Al3+和Cu2+与HCO3-进行探究。

【实验器材】4mL离心管，胶头滴管，碳酸氢钠，十二水合硫酸铝钾，五水合硫酸铜，3%乙酸溶液，氢氧化钠溶液

【实验过程】先将硫酸铜，明矾，小苏打溶于水，制成溶液待用。

用胶头滴管向硫酸铜溶液中滴加碳酸氢钠溶液，可以看见有蓝绿色沉淀产生，并且冒出大量气泡。

该水解反应常用于碱式碳酸铜的制取。

用胶头滴管向明矾溶液中滴加碳酸氢钠溶液，迅速冒出大量气泡，同时生成不溶于水的乳白色胶状物。

待反应完后取上层清液来验证此乳白色胶状物为氢氧化铝而非其他物质。

用胶头滴管滴加氢氧化钠溶液至过量，沉淀溶解，溶液变得澄清透明，说明此物质是氢氧化铝。

该水解反应常用于净水，不过因为铝离子的毒性现在自来水厂已不常用。

【实验探究】实验完后发现了一个奇怪的现象，即在自然条件下铜与和二氧化碳，水，氧气下生成的碱式碳酸铜，与通过硫酸铜与碳酸氢钠反应生成的碱式碳酸铜在物理性质（即颜色）上有较大差异。甚至使用硫酸铜法两次制取的碱式碳酸铜的颜色都有较大差异。

那么除了物理性质以外，它们在化学性质上是否有差异呢？我们取少许样品进行实验验证。这里主要验证硫酸铜法制取的碱式碳酸铜的差异。

用胶头滴管向离心管中加入少量3%的乙酸溶液，通过二氧化碳的产生速率来表现二者的化学性质差异。（此方法也可用于Na2CO3与NaHCO3的化学性质的比较）

化学反应式为：Cu2(OH)2CO3+CH3COOH→(CH3COO)2Cu+H2O+CO2⬆️

此处奉上另一图证明深绿色的碱式碳酸铜确实反应了。

经过以上两个实验，可以得出这样一个结论： V（浅蓝绿色）＞V（深绿色），二者与酸的反应速率不同，即二者化学性质之间有一定的差异。｛此处所用酸为乙酸，乙酸为弱电解质，pKa=4.75（25℃），氢离子不能完全解离，得出的结论可能不准确，猜测如用硫酸盐酸等强酸现象会更加明显，其结论也可能会更加准确｝

  回观硫酸铜法制碱式碳酸铜的原理可以发现其生成物并非只是碱式碳酸铜这么简单，其生成物表达式为：mCu(OH)2•nCuCO3，即为氢氧化铜与碳酸铜的混合物。查找文献可知其产物随着溶液酸碱度的变化而变化。

  文献中有着这样的表达式

  那么好像就可以解释得通了，即深绿色的碱式碳酸铜是碳酸铜占较大比重的产物，此时c(CO32-):c(OH-)的比值趋于或等于1.5，而浅蓝绿色的碱式碳酸铜这是氢氧化铜占较大比重的产物，此时c(CO32-):c(OH-)的比值远远小于1.5。

比较以上两图好像看起来就可以解释碱式碳酸铜的颜色差异了。

 但是，经过以上的探究仍不能说明此问题。根据上述结论：V（浅蓝绿色）＞V（深绿色），此结论反应出二者反应速率的不同。根据文献得出的结论又反应出了二者含量的不同。

众所周知：

①Cu(OH)2+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+2H2O

②CuCO3+2CH3COOH=(CH3COO)2Cu+H2O+CO2⬆️

 若浅蓝绿色的碱式碳酸铜中氢氧化铜含量多那么其与乙酸反应产生的二氧化碳就不会比深绿色的多，因为深绿色的碱式碳酸铜中碳酸铜的比重较大，但实验证明浅蓝绿色的反应符合②，而深绿色的却符合①。这就与我以上得出的结论相反了。

本人知识有限，文章只能写到这样的程度，希望能有看到这篇文章的大佬可以解答（膜拜）😻