Сульфат меди форма кристалла

Медный купорос ГОСТ 19347-99

Умеренно токсичен, ирритант, опасен для окружающей среды

Медный купорос
Систематическое
наименование
медный купорос
Традиционные названия пентагидрат: сульфат меди (II), медь сернокислая техническая
Хим. формула CuSO 4
Состояние кристаллическое
Молярная масса 159,609 (сульфат) 249.685 (пентагидрат) г/моль
Плотность 3,64 г/см³
Твёрдость 2,5
Т. разл. выше 650 °C
pKa 5⋅10 −3
Координационная геометрия Октаэдрическая
Кристаллическая структура безв. — ромбическая
пентагидрат — триклинная пинакоидальная
тригидрат — моноклинная
ГОСТ ГОСТ 19347-99
Рег. номер CAS 7758-98-7
PubChem 24462
Рег. номер EINECS 231-847-6
SMILES
Кодекс Алиментариус E519
RTECS GL8800000
ChEBI 23414
ChemSpider 22870
ПДК в воздухе: мр 0,009, сс 0,004; в воде: 0,001
ЛД50

крысы, орально: 612,9 мг/кг

мыши, орально: 87 мг/кг

Токсичность
NFPA 704
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Медный купорос (медь сернокислая, сульфат меди (II) ) — неорганическое соединение, медная соль серной кислоты с формулой CuSO 4. Нелетучее вещество, не имеет запаха. В безводном виде — белый порошок, очень гигроскопичное. В виде кристаллогидратов — прозрачные негигроскопичные кристаллы различных оттенков синего с горьковато-металлическим вяжущим вкусом, на воздухе постепенно выветриваются (теряют кристаллизационную воду).

Сульфат меди(II) хорошо растворим в воде. Из водных растворов кристаллизуется голубой пентагидрат CuSO4·5H2O — медный купорос. Токсичность медного купороса для теплокровных животных относительно невысока, в то же время, он высокотоксичен для рыб.

Обладает дезинфицирующими, антисептическими, вяжущими свойствами. Применяется в медицине, в растениеводстве как антисептик, фунгицид или медно-серное удобрение.

Реакция гидратации безводного сульфата меди (II) экзотермическая и проходит со значительным выделением тепла.


Содержание

  • 1 Нахождение в природе
  • 2 Получение
    • 2.1 В промышленности
    • 2.2 В лабораторных условиях
    • 2.3 Очистка
      • 2.3.1 Глубокая очистка
  • 3 Физические свойства
    • 3.1 Строение кристаллогидрата
    • 3.2 Термическое воздействие
    • 3.3 Растворимость
  • 4 Химические свойства
    • 4.1 Электролитическая диссоциация
    • 4.2 Реакция замещения
    • 4.3 Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)
    • 4.4 Сокращённое ионное уравнение (Правило Бертолле)
    • 4.5 Реакция обмена с другими солями
    • 4.6 Прочее
  • 5 Производство и применение
  • 6 Токсикология

Нахождение в природе

В природе встречается в виде минералов халькантита (CuSO4·5H2O), халькокианита (CuSO4), бонаттита (CuSO4·3H2O), бутита (CuSO4·7H2O) и в составе некоторых других минералов.

Получение

В промышленности

В промышленности загрязненный сульфат меди(II) получают растворением меди и медных отходов в разбавленной серной кислоте H2SO4 при продувании воздуха:

растворением оксида меди(II) CuO в H2SO4:

сульфатизирующим обжигом сульфидов меди и как побочный продукт электролитического рафинирования меди.


В лабораторных условиях

В лаборатории CuSO4 можно получить действием концентрированной серной кислоты на медь при нагревании:

температура не должна превышать 60 °С, при большей температуре в значительных количествах образуется побочный продукт — сульфид меди(I):

Также в лабораторных условиях сульфат меди (II) может быть получен реакцией нейтрализации гидроксида меди(II) серной кислотой, для получения сульфата меди высокой чистоты используют соответственно чистые реактивы:

Чистый сульфат меди может быть получен следующим образом. В фарфоровую чашку наливают 120 мл дистиллированной воды, прибавляют 46 мл химически чистой серной кислоты плотностью 1,8 г/см 3 и помещают в смесь 40 г чистой меди (например, электролитической). Затем нагревают до 70—80 °С и при этой температуре в течение часа постепенно, порциями по 1 мл, прибавляют 11 мл конц. азотной кислоты. Если медь покроется кристаллами, прибавить 10—20 мл воды. Когда реакция закончится (прекратится выделение пузырьков газа), остатки меди вынимают, а раствор упаривают до появления на поверхности пленки кристаллов и дают остыть. Выпавшие кристаллы следует 2—3 перекристаллизовать из дистиллированной воды и высушить.

Очистка

Очистить загрязненный или технический сульфат меди можно перекристаллизацией — вещество растворяется в кипящей дистиллированной воде до насыщения раствора, после чего охлаждается до приблизительно +5 °С. Полученный осадок кристаллов отфильтровывается. Однако даже многократная перекристаллизация не позволяет избавиться от примеси соединений железа, которые являются наиболее распространенной примесью в сульфате меди.

Для полной очистки медный купорос кипятят с диоксидом свинца PbO2 или пероксидом бария BaO2, пока отфильтрованная проба раствора не покажет отсутствия железа. Затем раствор фильтруют и упаривают до появления на поверхности пленки кристаллов, после чего охлаждают для кристаллизации.

По Н. Шоорлю очистить сульфат меди можно так: к горячему раствору CuSO4 прибавить небольшие количества пероксида водорода H2O2 и гидроксида натрия NaOH, прокипятить и отфильтровать осадок. Выпавшие из фильтрата кристаллы дважды подвергаются перекристаллизации. Полученное вещество имеет чистоту не ниже квалификации «ХЧ».

Глубокая очистка

Существует более сложный способ очистки, позволяющий получить сульфат меди особой чистоты, с содержанием примесей около 2·10 -4 %.

Для этого готовится водный, насыщенный при 20°С раствор сульфата меди (вода используются только бидистиллированная). В него добавляют перекись водорода в количестве 2-3 мл 30 % раствора на 1 литр, перемешивают, вносят свежеосаждённый основной карбонат меди в количестве 3-5 грамм, нагревают и кипятят 10 минут для разложения H2O2.

Затем раствор охлаждают до 30—35 °С, фильтруют и приливают 15 мл 3%-ного раствора диэтилдитиокарбамата натрия и выдерживают в мешалке три-четыре часа не понижая температуры. Далее раствор быстро процеживают от крупных хлопьев комплексов и вносят активированный уголь БАУ-А на полчаса при перемешивании. Затем раствор следует отфильтровать вакуумным методом.

Дальше в раствор CuSO4 приливают на 1 л около 200 мл насыщенного раствора NaCl квалификации «Ч» и вносят чистый алюминий в проволоке или обрезках до полного прохождения реакции, выделения меди и просветления раствора (при этом выделяется водород). Выделенную медь отделяют от алюминия взбалтыванием, осадок промывают декантацией сперва водой затем заливают горячим 5—10 % раствором соляной кислоты ХЧ при взбалтывании в течение часа и постоянным подогревом до 70—80 °С, затем промывают водой и заливают 10—15%-ной серной кислотой (ОСЧ 20-4) на час с подогревом при том же интервале температур. От степени и тщательности промывания кислотами, а также квалификации применяемых далее реактивов зависит чистота дальнейших продуктов.

После промывки кислотами медь снова моют водой и растворяют в 15—20%-ной серной кислоте (ОСЧ 20-4) без её большого избытка с добавлением перекиси водорода (ОСЧ 15-3). После прохождения реакции полученный кислый раствор сульфата меди кипятят для разложения избытка перекиси и нейтрализуют до полного растворения вначале выпавшего осадка перегнанным 25%-ным раствором аммиака (ОСЧ 25-5) или приливают раствор карбоната аммония, очищенного комплексно-адсорбционным методом до особо чистого.

После выстаивания в течение суток раствор медленно фильтруют. В фильтрат добавляют серную кислоту (ОСЧ) до полного выпадения голубовато-зелёного осадка и выдерживают до укрупнения и перехода в зелёный основной сульфат меди. Зелёный осадок выстаивают до компактности и тщательно промывают водой до полного удаления растворимых примесей. Затем осадок растворяют в серной кислоте, фильтруют, устанавливают рН=2,5—3,0 и перекристаллизовывают два раза при быстром охлаждении, причем при охлаждении раствор каждый раз перемешивают для получения более мелких кристаллов сульфата меди. Выпавшие кристаллы переносят на воронку Бюхнера и удаляют остатки маточного раствора с помощью водоструйного насоса. Третья кристаллизация проводится без подкисления раствора с получением чуть более крупных и оформленных кристаллов.

Физические свойства

Пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос) — синие прозрачные кристаллы триклинной сингонии. Плотность 2,284 г/см 3 . При температуре 110 °С отщепляется 4 молекулы воды, при 150 °С происходит полное обезвоживание.

Строение кристаллогидрата

Структура медного купороса приведена на рисунке. Как видно, вокруг иона меди координированы два аниона SO4 2− по осям и четыре молекулы воды (в плоскости), а пятая молекула воды играет роль мостиков, которые при помощи водородных связей объединяют молекулы воды из плоскости и сульфатную группу.

Термическое воздействие

При нагревании пентагидрат последовательно отщепляет две молекулы воды, переходя в тригидрат CuSO4·3H2O (этот процесс, выветривание, медленно идёт и при более низких температурах [в том числе при 20—25 °С]), затем в моногидрат (при 110 °С) CuSO4·H2O, и выше 258 °C образуется безводная соль.

Выше 650 °C становится интенсивным пиролиз безводного сульфата по реакции:

Растворимость

Растворимость сульфата меди (II) по мере роста температуры проходит через плоский максимум, в течение которого растворимость соли почти не меняется (в интервале 80—200 °C). (см. рис.)

Как и все соли, образованные ионами слабого основания и сильной кислоты, сульфат меди (II) гидролизуется, (степень гидролиза в 0,01 М растворе при 15 °C составляет 0,05 %) и даёт кислую среду (pH указанного раствора 4,2). Константа диссоциации составляет 5⋅10 −3 .

Химические свойства

Электролитическая диссоциация

CuSO4 — хорошо растворимая в воде соль и сильный электролит, в растворах сульфат меди(II) так же, как и все растворимые соли, диссоциирует в одну стадию:

Реакция замещения

Реакция замещения возможна в водных растворах сульфата меди с использованием металлов активнее меди, стоящих левее меди в электрохимическом ряду напряжения металлов:

Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)

Сульфат меди(II) реагирует с щелочами с образованием осадка гидроксида меди(II) голубого цвета:

Сокращённое ионное уравнение (Правило Бертолле)

Реакция обмена с другими солями

Сульфат меди вступает также в обменные реакции по ионам Cu 2+ и SO4 2-

Прочее

С сульфатами щелочных металлов и аммония образует комплексные соли, например, Na2[Cu(SO4)2]·6H2O.

Источник

«Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в различных условиях».

Данная работа позволяет не только познакомиться с методикой и условиями выращивания кристаллов меди, но и расчетом практического выхода меди. Показана форма полученных кристаллов.

Скачать:

Вложение Размер
titulnyy_list.doc 39 КБ
1_chast_raboty.doc 76.5 КБ
В приложении демонстрируются полученные кристаллы 1.13 МБ
Написание рецензии к данной работе. 31.03 КБ
Приводиться краткая анотация к работе 41 КБ

Предварительный просмотр:

Усть – Джегутинский муниципальный район, г. Усть – Джегута.

Конкурс учебно – исследовательских работ и проектов.

« Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в различных условиях».

Автор: Александрова Полина Алексеевна

ученица 9 класса

МКОУ «СОШ №2 г Усть – Джегуты»

учитель химии и биологии

МКОУ «СОШ №2 г Усть – Джегуты».

Предварительный просмотр:

  1. Введение _______________________________________________________ стр.2
  2. Содержательная часть:

а). Методика и результаты исследования, их анализ ___________________ стр.3

а). Итоги и выводы________________________________________________ стр.5

  1. Список использованных ресурсов ___________________________________ стр.7
  2. Приложение №1 (фото кристаллов меди) ___________________________ стр.8

— вырастить кристаллы меди в школьной лаборатории.

  1. Изучить теоретический материал о методике выращивания кристаллов меди.
  2. Вырастить кристаллы меди и сравнить их размеры и форму в зависимости от способа их получения:

— влияние температуры на образование кристаллов;

— влияние толщины слоя поваренной соли;

— влияние размера сосуда;

— влияние толщины железной пластинки.

  1. Рассчитать практический выход меди в лабораторных условиях.

Степень изученности проблемы: недостаточно изучена.

Краткий литературный обзор: В.А. Крицман, В.В. Станцо. Энциклопедический словарь юного химика.- М.:Педагогика, 1982г. – с.368.; журнал «Химия и химики» №4/2010г. – Журнал Химиков – Энтузиастов.

Место проведения исследования: МКОУ «СОШ №2 г. Усть – Джегуты», кабинет химии №19.

Сроки проведения исследования: октябрь — январь 2016 – 2017 учебного года.

2. Содержательная часть:

а). Методы исследования:

1. Работа с ресурсами.

Изучив теоретический материал по ресурсам, изучила различную методику постановки опыта, узнала, что ветвистые оранжево — красные кристаллы меди называются дендритами, выяснила, что данный опыт можно проводить довольно продолжительно, от нескольких дней до нескольких месяцев. Взяв на вооружение полученные знания, решила вырастить кристаллы, поменяв условия их выращивания и провести расчет на выход продукта, о чем в исследуемой литературе не упоминалось.

2. Эксперимент, наблюдение, анализ, описание и обработка материала.

(Приложение № 2 фото проводимых исследований)

2.1. Постановка опыта по выращиванию кристаллов меди.

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса при обычных условиях в сосуде круглой формы на железной пластинке.

Положила на дно сосуда круглой формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль, кругом вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы круг касался стенок сосуда, и опусти на него железную пластинку, через 3 суток на пластинке образуется сплошная пленка, которую образуют мелкие кристаллы меди. Сняв кристаллы меди оранжево-красного цвета с железной пластинки, я рассмотрела их в цифровой микроскоп. Отметила их разную форму, но преобладали кристаллы в виде пера.

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в сосуде круглой формы при повышенной температуре(45 0 ) и в присутствии крупнозернистой поваренной соли на железном круге.

Положила на дно сосуда круглой формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль, кругом вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы круг касался стенок сосуда. А сверху положила железный круг размером немного поменьше (кружок заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железный кружок. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые, необычные (игольчатые) оранжево – красные кристаллы меди, крупных размеров.

Выращивание кристаллов меди из раствора медного купороса в сосуде прямоугольной формы при повышенной температуре(60 0 ) и в присутствии крупнозернистой поваренной соли на железной пластине.

Положила на дно сосуда прямоугольной формы, немного медного купороса и засыпала его крупнозернистой поваренной солью. Прикрыла соль, прямоугольником, вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы прямоугольник касался стенок сосуда. А сверху положила железную пластинку размером немного поменьше (пластинку заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железную пластинку. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые, причудливые оранжево – красные кристаллы меди, довольно крупных размеров.

Выращивание кристаллов медного купороса в сосуде прямоугольной формы при повышенной температуре(60 0 ) и в присутствии мелкозернистой поваренной соли на железной прямоугольной пластине.

Положила на дно сосуда прямоугольной формы, 4 столовые ложки медного купороса и засыпала его 6 столовыми ложками мелкозернистой поваренной соли. Прикрыла соль, прямоугольником, вырезанным из фильтровальной бумаги, так, чтобы прямоугольник касался стенок сосуда. А сверху положила железную пластинку размером немного поменьше (пластинку заранее протерла наждачной бумагой и вымыла). Приготовила горячий насыщенный раствор поваренной соли, налила в сосуд, так, чтобы он закрыл железную пластинку. Через трое суток я обнаружила в сосуде красивые, многогранные оранжево – красные кристаллы меди, довольно крупных размеров.

3. Расчеты практического выхода меди.

Для проведения исследования и расчета взяла 100 г медного купороса.

  • Рассчитаем массу медного купороса.

Mr (CuSO 4 • 5 H 2 O) = 64 +32 + (16 • 4) + 5 (1• 2 +16) = 160 + 90 = 250 (г)

  • Рассчитаем массу сульфата меди в кристаллогидрате.

250г CuSO 4 • 5 H 2 O содержит 60г CuSO 4

100г CuSO 4 • 5 H 2 O содержит Х г CuSO 4

Х (CuSO 4 ) = (100• 160) : 250 = 64г сульфата меди содержится в 100 граммах вещества взятых для исследования.

  • Рассчитаем теоретический выход кристаллов меди.

Fe + CuSO 4 = Cu + Fe SO 4

X 1 (Cu) = (64• 64) : 160 = 25,6 (г) – по уравнения реакции.

  • Практический выход на момент прекращения опыта составил – 18,900г.
  • Рассчитаем практический выход кристаллов меди по сравнению с теоретическим выходом.

W((CuSO 4 ) = m(CuSO 4 ) практичкая • 100% / m теоретическую (CuSO 4 ).

W((CuSO 4 ) = (18,900г • 100% ) : 25,6г = 73,83%.

Источник

Читайте также:  Вычисли массу соляной кислоты необходимую для реакции с оксидом меди массой 8 г
Adblock
detector