廢銅屑制備甲酸銅及其組成測定

1、由廢銅屑制備甲酸銅及其組成測定（黑龍江大學(xué) 化學(xué)化工與材料學(xué)院 環(huán)境科學(xué) ）一前提1摘要： 本次試驗(yàn)主要包括硫酸銅的制備，堿式碳酸銅的準(zhǔn)備，以及用堿式碳酸銅制備甲酸銅，還有用高錳酸鉀氧化滴定甲酸根，用碘量法測定銅離子濃度。具體可分為無機(jī)及有機(jī)化合物的制備試驗(yàn)，基本操作實(shí)驗(yàn)和滴定試驗(yàn)。重點(diǎn)在藥品的制備以及對離子的含量測定及分析。2.引言： 一般來說，用于再生的廢銅中新廢銅占一半以上。而全部廢雜銅經(jīng)再加工后有大約1/3以精銅的形式返回市場，另2/3以非精煉銅或銅合金的形式重新使用。直接應(yīng)用廢雜銅的前提是嚴(yán)格的分類堆放及嚴(yán)格的分揀。直接應(yīng)用廢雜銅具有簡化工藝、設(shè)備簡單、回收率高、能耗少、成本低、污染

2、輕等優(yōu)點(diǎn)。直接應(yīng)用廢雜銅的多少，大體上反映了一個(gè)國家銅的再生水平。相比之下，我國廢雜銅的直接使用率較低，每年約為20萬t，僅占廢雜銅總回收量的30%40%，并且黃銅加工材的生產(chǎn)多由鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)運(yùn)作，大大降低了經(jīng)濟(jì)效益，并在能耗、環(huán)保方面帶來后患。3.關(guān)鍵字：廢銅屑 甲酸銅 分光光度計(jì)4.前言： 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模杭訌?qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)更加合理和系統(tǒng)的認(rèn)識，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和積極性，激發(fā)學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立思考的激情和興趣。通過本次試驗(yàn)，同學(xué)們可以全面系統(tǒng)的學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的全過程，綜合培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐，觀察，查閱，記憶，思維，想象和表達(dá)等方面的智力因素，從而使學(xué)生具備分析問題，解決問題的獨(dú)立工作能力。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該做到

3、：步驟簡單嚴(yán)謹(jǐn)，原理科學(xué)合理，而且注重環(huán)保，充分體現(xiàn)“綠色化學(xué)”的理念 。 本次實(shí)驗(yàn)大概需要經(jīng)過制備硫酸銅堿式碳酸銅和甲酸銅，以及甲酸根和銅離子的測定等步驟，在制備硫酸銅的步驟中，為體現(xiàn)“綠色化學(xué)”的理念，并沒有使用硝酸來氧化銅，在制備甲酸銅的過程中也注意了甲酸的加入量，既注意了藥品的節(jié)約，更加注重了最后產(chǎn)品的生成 。做到使用較少的藥品的較少的步驟來制得我們所需要的產(chǎn)品。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1） 了解制備某些金屬有機(jī)酸鹽的原理和方法。（2） 鞏固固液分離，沉淀洗滌，蒸發(fā)，結(jié)晶等基本操作。（二） 基本原理 某些金屬的有機(jī)鹽可用相應(yīng)的碳酸鹽或堿式碳酸鹽或氧化物與甲酸或醋酸作用來制備。而甲

4、酸銅正是這種有機(jī)鹽。 本實(shí)驗(yàn)用廢銅屑和稀硫酸+過氧化氫溶解：Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O 然后將硫酸銅與碳酸鈉反應(yīng)： 2CuSO4Na2COH2O = Cu2(OH)2CONa2SO4CO2最后將其堿式碳酸銅與甲酸反應(yīng)制得藍(lán)色四水甲酸銅：Cu2(OH)2CO3+4HCOOH+5H2O=2Cu(HCOO)2·4H2O+CO2 (g)再烘干得到無水的甲酸銅為白色。甲酸銅的組成測定(1) 用分光光度法測定銅的含量利用Cu2+與過量的NH3·H2O作用生成深藍(lán)色的配離子Cu(NH3)4 2+，這種配離子對波長為610nm的光具有強(qiáng)吸收，而且在一定濃度下，它對光的

5、吸收程度(用吸光度A表示)與溶液濃度成正比。因此有分光光度計(jì)測得甲酸銅溶液中Cu2+與NH3·H2O作用后生成的Cu(NH3)4 2+溶液的吸光度，利用工作曲線并通過計(jì)算就能確定才c(Cu2+)濃度，因此計(jì)算出Cu2+的含量。附：工作曲線的繪制配制一系列Cu(NH3)4 2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，用分光光度計(jì)測定該標(biāo)準(zhǔn)系列中各溶液的吸光度，然后以吸光度A為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的Cu2+濃度為橫坐標(biāo)作圖得到的直線稱為工作曲線。(2) 用高錳酸鉀測定甲酸根的量 甲酸根在酸性介質(zhì)中可被高錳酸鉀定量氧化，反應(yīng)方程式為MnO4-+5COO-+8H+Mn2+5CO2+4H2O用已知濃度的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，由消耗

6、的高錳酸鉀的量，便可求處于只反應(yīng)得甲酸根的量（三） 實(shí)驗(yàn)步驟1) 甲酸銅制備1、無水硫酸銅的制備 準(zhǔn)確稱取廢銅屑4.05.0g，于100ml燒杯中，向其中加入50ml 2mol/L稀硫酸，加熱至無氣泡產(chǎn)生，過濾洗滌銅屑。然后加入2mol/L稀硫酸40ml和3.6mol/L過氧化氫溶液60ml加熱至銅全部溶解。繼續(xù)加熱至出現(xiàn)晶膜，冷卻至出現(xiàn)晶體，后減壓過濾，將晶體晾干。2、堿式碳酸銅的制備 準(zhǔn)確稱取上述步驟所得晶體13.014.0g，再稱取10gNa2CO3 .10H2O(或6g無水碳酸鈉)，將兩者混合研碎，將混合物迅速投入100ml沸水中（此時(shí)停止加熱），混合物加完后，再加熱近沸幾分鐘，有藍(lán)綠

7、色沉淀產(chǎn)生，抽濾洗滌，直至濾液中不含SO42- 為止，取出沉淀，風(fēng)干，得到藍(lán)綠色晶體。3、甲酸銅的制備 將前面制得的晶體放入燒杯內(nèi)，加入約20ml蒸餾水，加熱攪拌至320K左右，逐滴加入適量的甲酸至沉淀完全溶解，趁熱過濾，濾液在通風(fēng)櫥下蒸發(fā)至原體積的1/3,左右。冷卻至室溫，減壓過濾，用少量乙醇洗滌2次，抽濾至干，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。稱取12.5gCuSO4·5H2O（0.05mol）和9.5gNaHCO3于研缽中，磨細(xì)和混合均勻。在快速攪拌下將混合物分多次小量緩慢加入到100mL近沸的蒸餾水（此時(shí)停止加熱）。混合物加完后，再加熱近沸數(shù)分鐘。靜置澄清后，用傾析法洗滌沉淀至溶液無SO42-

8、。抽濾至干，稱重。2）甲酸銅組成測定1、結(jié)晶水的測定(1)將一個(gè)稱量瓶放入烘箱內(nèi)在110下加入1h，然后置于干燥器內(nèi)冷卻，稱重。(2)準(zhǔn)確稱取上述制得藥品3.0g，放入已稱重的稱量瓶中，置于烘箱內(nèi)在110下加熱1.5h，然后置于干燥器中冷卻，稱重，重復(fù)干燥、冷卻、稱量等操作，直到恒重。 2、銅離子含量測定(1)工作曲線的繪制分別吸取0.40、0.80、1.20、1.60和2.00 mL 0.100 mol·L-1 CuSO4溶液于5個(gè)50 mL容量瓶中，各加入（1:1）NH3·H2O 4 mL，搖勻，用蒸餾水稀釋至刻度，再搖勻。以蒸餾水作參比液，選用1cm比色皿，選擇入射光

9、波長為610nm，用分光光度計(jì)分別測定各號溶液的吸光度，填入表5-6中。以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)Cu2+濃度為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。(2)飽和溶液中Cu2+濃度的測定取上述制得的Cu(CHOO)2·4H2O固體配制成溶液于50mL容量瓶中，加入的（1:1）NH3·H2O 4mL，搖勻，用水稀釋至刻度，再搖勻。按上述測工作曲線同樣條件測定溶液的吸光度。根據(jù)工作曲線求出飽和溶液中的c(Cu2+)。3、鉀酸根含量的測定(1)KMnO4溶液的標(biāo)定 精確稱取3份 草酸鈉（每份0.150.18g），分別放在250ml錐形瓶中，并加入50ml水，待草酸鈉溶解后，加入15ml濃度為2mol/

10、LH2SO4,從滴定管中放出約10ml待標(biāo)定的KMnO4溶液到錐形瓶中，加熱7080（不高于85）直到紫紅色消失，再用KMnO4溶液滴定熱溶液直到微紅色在30s內(nèi)不消褪，記下消耗的溶液體積，計(jì)算其準(zhǔn)確濃度。(2)鉀酸根含量的測定 將制得的Cu(CHOO)2·4H2O產(chǎn)品在383 K的溫度下干燥1.52.0個(gè)小時(shí)，然后再干燥器中冷卻備用。準(zhǔn)確稱取0.6 g固體樣品，置于100 mL燒杯中，加蒸餾水溶解，然后轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中加蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。用移液管量取25.O0 mL試液，注入錐形瓶中，加入0.2 g無水碳酸鈉，30.O0 mL 0.1 mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，在

11、8O水浴中加熱30 min，冷卻。加入10 mL 4 mol/L硫酸、2.0 g碘化鉀，加蓋于暗處放置5 min，用0.1 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，近終點(diǎn)時(shí)，加入3 mL 0.5%的淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至溶液藍(lán)色消失。同時(shí)作空白試驗(yàn)。(HCOO-)(V1-V2)×C×22.52×10-3/(G×25/250)×100%式中：V1為空白試驗(yàn)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液用量（mL）；V2為樣品滴定消耗硫代硫酸鈉用量（mL）；C為硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mol/L）；G為試樣質(zhì)量（g）；22.52為每0.5 mol甲酸根的克數(shù)。參考文獻(xiàn)1朱志彪，范乃英，侯海鴿，無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008（四）數(shù)據(jù)記錄(1)繪制工作曲線 不同濃度Cu2+標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度編號12345V(CuSO4)/mL0.400.801.201.602.00相應(yīng)的c(Cu2+)/( mol·L1)吸光度/A(2)根據(jù)Cu(IO3)2飽和溶液吸光度，通過