12、硫酸四氨合铜(ⅱ).doc

实验12 杀虫剂硫酸四氨合铜（）的制备及纯度测定教学目的与要求：1、学习硫酸四氨合铜（）的制备步骤；2、学习非加热法使配合物的结晶、提纯的方法； 3、学习碘量法测定铜的原理和方法；4、了解配合物组成的分析方法。教学重点与难点：重点：1.配合物制备的规范操作； 2.物质分离提纯的方法。难点：1.提高目标物质的产量和质量； 2.物质制备操作步骤的规范化和熟练性。教学方法与手段：板书，学生操作，现场指导。学时分配：3学时。教学内容：硫酸四氨络合铜中毒致死患者女性, 26 岁。入院前 30 h 服“ 花生病克”(15%硫酸四氨络合铜水剂)约 100mL, 出现上腹部阵痛、呕吐终因休克、溶血、肾衰死亡。硫酸四氨络合铜是一种保护性杀菌剂。络合铜为碱性药物, 对胃粘膜有强烈刺激作用, 直接洗胃易加重胃粘膜损伤,导致不可控制的消化道出血。一水合硫酸四氨合铜（）：Cu(NH3)4SO4·H2O为深蓝色晶体，在工业上用途广泛，常用作杀虫剂、媒染剂，在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分，也用于制备某些含铜的化合物。本实验通过将过量氨水加入硫酸铜溶液中反应得硫酸四氨合铜。实验原理1. 制备Cu(NH3)4SO4·H2O硫酸铜与过量氨水作用生成铜络合物，由于硫酸四氨合铜在加热时易失氨，所以其晶体的制备不宜选用蒸发浓缩等常规的方法。硫酸四氨合铜溶于水但不溶于乙醇，因此在硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇，即可析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。CuSO4+4NH3+H2O=Cu(NH3)4SO4·H2O硫酸铜溶液中加入少量氨水：Cu2+2NH3·H2O=Cu(OH)2+2NH4+硫酸铜溶液中加入过量氨水：Cu2+4NH3·H2O=Cu(NH3)42+4H2O由于该配合物不稳定，常温下，一水合硫酸四氨合铜（）易于与空气中的二氧化碳，水反应生成铜的碱式盐，使晶体变成绿色粉末。在高温下分解成硫酸铵，氧化铜和水，故不宜高温干燥。实验药品及仪器CuSO4·5H2O晶体、浓氨水、无水乙醇、2mol·L-1硫酸、2mol·L-1氢氧化钠、0.1mol·L-1Na2S。烧杯、酒精灯、抽滤漏斗。实验步骤（一）硫酸四铵合铜的制备用托盘天平称取5.0g五水硫酸铜，放入洁净的100mL烧杯中，加入10mL去离子水，搅拌至完全溶解，加入10mL 浓氨水，搅拌混合均匀（此时溶液呈深蓝色，较为不透光。若溶液中有沉淀，抽滤使溶液中不含不溶物）。沿烧杯壁慢慢滴加20mL无水乙醇，然后盖上表面皿静置15min。待晶体完全析出后，减压过滤，晶体用乙醇：浓氨水(1: 2)的混合液洗涤，再用乙醇与乙醚的混合液淋洗(斜体部分可省略)，抽滤至干。然后将其在60 左右烘干，称量。 （二）硫酸四铵合铜的性质 取产品0.5g，加5mL蒸馏水溶解备用。 (1)取少许产品溶液，滴加2mol·L-1硫酸溶液，观察现象； (2)取少许产品溶液，滴加2mol·L-1氢氧化钠溶液，观察现象； (3)取少许产品溶液，加热至沸，观察现象；继续加热观察现象； (4)取少许产品溶液，逐渐滴加无水乙醇，观察现象。 (5)在离心试管中逐渐滴加0.1mol·L-1Na2S溶液，观察现象。（三）铜含量的测定1、K2Cr2O7(0.01667mol·L1)标准溶液的配制：准确称取2.4516g K2Cr2O7于100mL烧杯中，加水溶解后，转入500mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，备用。（二排一瓶）2、Na2S2O3标准溶液的标定： 准确移取上述K2Cr2O7溶液15mL，置于250mL的锥形瓶中，加入10%的KI 溶液8mL，1 mol·L1的H2SO4溶液10mL，塞上塞子在暗处放置5min后，加入50mL蒸馏水稀释，用Na2S2O3溶液标定，当溶液由棕色转变为淡黄色时，加入2mL淀粉，继续滴定至溶液由蓝色变为亮绿色即为终点。记下消耗Na2S2O3溶液的体积，平行做2次，计算Na2S2O3溶液的浓度。Cr2O72- + 6I- + 14H+ = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2OI2 + 2Na2S2O3 = 2 I- + S4O62-3、硫酸铜含量的测定：准确称取硫酸铜样品12.5g左右，置于100mL烧杯中，加10mL、1 mol·L1的H2SO4溶液，加少量水使样品溶解，转入500mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，备用。（一排）移取上述溶液25mL，置于250mL锥形瓶中，加水50mL，加入10%的KI 溶液6mL，用Na2S2O3溶液滴定至土黄色时，加入2mL淀粉，继续滴定至溶液呈浅米色（20mL），再加入10%KSCN溶液10mL，颜色加深，用Na2S2O3溶液滴定至蓝色消失为止，即为终点。此时溶液呈肉红色，记下消耗Na2S2O3溶液的体积，计算样品中硫酸铜的含量。产品要求：产量： 3g， 纯度：80%。注意事项1、要制得比较纯的Cu(NH3)4SO4·H2O晶体，必须注意操作顺序，CuSO4要尽量研细，且应充分搅拌，否则可能局部生成Cu2(OH)2SO4,影响产品质量(反应后溶液应无沉淀，透明)。2、Cu(NH3)4SO4·H2O生成时放热，在加入乙醇前必须充分冷却，并静置足够时间。如能放置过夜，则能制得较大颗粒的晶体。3、静置过程中不能搅动或晃动，否则晶体的晶型不好，如果时间充足，可以尽量延长时间，这样生成的晶体大，晶型好。4、废液和固体废弃物倒入指定容器中。问题讨论1、根据实验过程，讨论制备Cu(NH3)4SO4·H2O晶体的条件及试剂用量。2、制备Cu(NH3)4SO4·H2O晶体时，能否用加热浓缩的方法得到晶体？为什么？3、用1: 2乙醇：浓氨水的混合液洗涤晶体的目的是什么？4、如果硫酸铜与氨配位时，溶液中出现少量难溶的沉淀，分析这种沉淀是什么？可能是什么原因造成的？它对最终产品的质量有什么影响？作业习题(任选一题) 1、试拟出测定硫酸四氨合铜中SO42-含量的实验步骤。2、硫酸四氨合铜中Cu2+，NH3和SO42-还可以用哪些方法测定？课外学习网站1.2.3.4.5.6.7.8.9.知识拓展1、硫酸四氨合铜是深蓝色正交晶体， 溶于水，不溶于乙醇、乙醚、丙酮、三氯甲烷、四氯化碳等有机溶剂。常由由硫酸铜与氨水作用后缓慢加入乙醇而得晶体。常用作杀虫剂、媒染剂在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分，也是高效、安全的广谱杀菌剂，还是植物生长激素，在施药条件下，能促进作物生长，明显提高作物产量。当黄铜及铜合金受到氨腐蚀时，会出现深蓝色的四氨合铜错合物，后续会产生材料的龟裂。此问题首次发现是因为弹壳储存场所附近有量的动物粪便。这种腐蚀现象称为季裂。常用作杀虫剂、媒染剂在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分，在工业上用途广泛。硫酸四氨合铜属中度稳定的绛蓝色晶体,常温下在空气中易与水和二氧化碳反应,生成铜的碱式盐,使晶体变成绿色的粉末。是高效、安全的广谱杀菌剂，对真菌、细菌性病害均有较好的防效；同时又是植物生长激素，在施药条件下，能促进作物生长，明显提高作物产量。硫酸四氨合铜和Schweizer试剂有关，后者在制造嫘萦时用来制造纤维素的纤维。2、 Cu(NH3)4SO4.H2O晶体析出晶体主要有两种方法：一种是向硫酸铜溶液中通入过量氨气，并加入一定量硫酸钠晶体，使硫酸四氨合铜晶体析出。另一种方法，是根据硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度的性质。向硫酸铜溶液中加入浓氨水之后，再加入浓乙醇溶液使晶体析出。能力训练 如果制备的Cu(NH3)4SO4·H2O产品中有杂质CuSO4·5H2O，应如何除去？素质提升 对你所制备的Cu(NH3)4SO4·H2O产品的质和量做出评价，并分析原因。课外练习1、一水硫酸四氨合铜()的化学式为Cu(NH3)4SO4·H2O是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：相关信息如下：Cu(NH3)4SO4·H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程： Cu(NH3)4SO4·H2O=Cu(NH3)42+SO42-+H2O Cu(NH3)42+Cu2+4NH3(NH4)2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。Cu(NH3)4SO4·H2O在乙醇、水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下请根据以上信息回答下列问题： (1)方案1的实验步骤为：a加热蒸发 b冷却结晶，c抽滤，d洗涤，e干燥。步骤1的抽滤装置如图3所示，该装置中的错误之处是_；抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先_，然后_。该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有_杂质，产生该杂质的原因是_ (2)方案2的实验步骤为：a.向溶液C中加入适量_，b_，c洗涤，d干燥。 请在上述内填写合适的试剂或操作名称。 下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是_。 A乙醇 B蒸馏水 C乙醇和水的混合液 D饱和硫酸钠溶液 步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是_。2、一水合硫酸四氨合铜（）（Cu(NH3)4SO4·H2O）为蓝色正交晶体，常温下，它易溶于水，受热分解产生氨气和硫酸铜，易与空气中的二氧化碳、水反应生成铜的碱式盐，使晶体变成绿色粉末。它的制备原理是利用硫酸铜溶液和氨水反应生成，其晶体的析出一般不宜用蒸发浓缩等常规方法。析出晶体方法：向硫酸铜溶液中加入浓氨水后，再加入浓乙醇溶液使晶体析出。请回答下列问题：（1）请写出制备硫酸四氨合铜（）的反应方程式： （2）析出晶体不用蒸发浓缩方法的原因是？ （3）加入乙醇的作用是 ？（4）硫酸四氨合铜属于配合物，晶体中Cu2+与NH3之间的键型为 ？（5）请你设计实验方案探究确定SO42-为配合物外界。答案： 1、(1)布氏漏斗下口斜面应反转断开漏斗与安全瓶的连接；关闭水龙头；CuSO4晶体；加热蒸发时促进了Cu(NH3)42+电离产生Cu2+，Cu2+与Cu(NH3)4SO4·H2O电离产生的SO42-；在冷却结晶时析出CuSO4晶体杂质 (2)(NH4)2SO4；过滤；A；加热干燥可能导致产物晶体失去结晶水。 2、（1）CuSO4+4NH3+H2O=Cu(NH3)4SO4·H2O （2）Cu(NH3)4SO4·H2O受热分解（3）硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度。（4）配位键（5）取硫酸四氨合铜晶体溶于水配成溶液，向溶液中加入适量的Ba（NO3）2溶液，溶液中出现白色沉淀，说明溶液中有SO42-存在于外界