碱式碳酸铜的制取与性质探究

根据一年的学习、实验，实际上下文的沉降法产品为碱式硫酸铜，此处指正，还望见谅。

碱式碳酸铜，俗称铜锈，是一种绿色的无定形固体，其化学式为 $Cu_x(OH)_y(CO_3)_z\sdot nH_2O$ ，常用作颜料，此处制取的碱式碳酸铜主要是 $Cu_2(OH)_2CO_3\sdot nH_2O。$

此处的制取使用硫酸铜溶液和碳酸氢钠溶液，反应原理可以简述为：

CuSO_4 + 4NaHCO_3\xlongequal[\quad\quad]{}Cu_2(OH)_2CO_3\downarrow + 3CO_2\uparrow + 2Na_2SO_4 + H_2O

但这个反应其实很复杂，不会直接制取到我们想要的绿色碱式碳酸铜，而是偏蓝色的沉淀，我们只需要在大量水中沉淀久置或者100℃加热就可以将其转换为绿色的碱式碳酸铜。

制取过程#

1.准备阶段

实验药品：硫酸铜晶体、碳酸氢钠、蒸馏水

用取25g硫酸铜晶体和55g碳酸氢钠（微过量）均用水配成溶液，保证全部溶解即可。注意尽量不要使用开水配置溶液，因为碳酸氢钠遇热分解，会生成氢氧化钠和二氧化碳，会与硫酸铜生成氢氧化铜，但是只要产生的二氧化碳足够多，也可以将氢氧化铜转换为碱式碳酸铜的，但是尽可能避免。

2.混合两溶液

建议向碳酸氢钠溶液中加入硫酸铜溶液，因为反应过程中会产生二氧化碳气体，直接加入会喷溅，造成损失，过程中可以使用玻璃棒搅拌悬浊液。

3.加热或久置

100摄氏度加热悬浊液至固体全部变绿且体积急剧变小或者倾去反应后上层澄清液，加入足够多的水沉淀久置知道固体全部变绿且体积急剧缩小，相比之下久置可以是制取的碱式碳酸铜颗粒更大（未经验证，单次实验发现，可能有偶然性）。

4.过滤并烘干

过滤悬浊液，烘干滤渣，注意烘干温度，防止碱式碳酸铜受热分解为氧化铜、水和二氧化碳。

5.完成制取

1.碱式碳酸铜与氨水反应

现象：绿色固体溶解，溶液呈深蓝色。

原理：碱式碳酸铜与氨水反应，其中的铜元素进入溶液变成铜离子，因为氨水具有络合性，生成了四氨合铜络离子，其颜色为深蓝色。

2.酒精灯加热碱式碳酸铜

现象：绿色固体变黑色，有无色液体生成

进一步实验：将生成气体通入澄清石灰水，有白色沉淀；将无色液体滴入无水硫酸铜中，白色粉末变蓝色；将黑色固体投入稀盐酸中，黑色固体消失，溶液呈蓝色。

结论：碱式碳酸铜受热分解为氧化铜、水和二氧化碳。

3.碱式碳酸铜与酸的反应

（以盐酸为例）

现象：固体溶于酸，产生无色气体，溶液变蓝色，将气体通入澄清石灰水中产生白色沉淀。

结论：碱式碳酸铜与盐酸反应生成氯化铜和二氧化碳，反应也会生成水，但无法定性地分析其生成，以为氢氧根和酸中的氢元素会生成水。