碱式碳酸铜的制备
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2023年2月18日发(作者：pop广告)学而不思则罔思而不学则殆
一、实验目的：
1.根据生成物的颜色、状态确定反应物的合理配料比、反应时间以及合适温度。
2.在最佳条件下制备碱式碳酸铜。
3.初步培养学生独立设计实验的能力。
二、基本原理：
碱式碳酸铜是天然孔雀石的主要成分，具有重要的工业应用。碱式碳酸铜又名铜
锈、铜绿，是铜单质与空气中的氧气、二氧化碳以及水蒸气等物质反应生成的。
碱式碳酸铜易溶于酸和氨水，不溶于水，分解温度为220℃，而其在水中的溶解度
为100℃。纯净的碱式碳酸铜是草绿色或暗绿色结晶物，实际上呈现绿或淡蓝绿色。
此次实验，采用硫酸铜（CuSO4）与碳酸钠(Na2CO3)反应来制备CuCO3·Cu(OH)2,
相关化学反应方程式为：CuSO4+Na2CO3→CuCO3·Cu(OH)2↓+NaSO4
实际实验中，得到的产物可能会存在Cu(OH)2
三、实验仪器、试剂：
仪器：烘箱、烧杯、试管、布氏漏斗、抽滤瓶、量筒、表面皿、水浴锅等。
试剂：CuSO4（s）、Na2CO3（s）、蒸馏水等。
四、实验流程、步骤简介及实验现象记录
实验流程：
步骤简介及实验现象记录：
1.第一步:采用公式c=n/v和n=m/M进行计算需要配制250ml的0.5mol/L硫酸铜溶液和
碳酸钠溶液所需硫酸铜固体20g，碳酸钠固体13.25g。（250ml是估计实验过程中溶
计算配制0.5mol/L硫酸铜溶液和
0.5mol/L碳酸钠溶液所需要多少
克硫酸铜固体和碳酸钠固体
称量硫酸铜固体
和碳酸钠固体
溶解固体，配制硫酸铜与
碳酸钠溶液各0.5mol/L
探究CuSO
4
和Na
2
CO
3
溶液最佳反应配比
探究该反应
的最适温度
探究该反应
的最适时间
根据探究得出最
佳实验条件制备
碱式碳酸铜
待到完全沉淀后，进行减压
过滤并用水蒸馏水洗涤多次
用烘箱烘干所得
的沉淀
称量产品
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液所需用的量）
2.第二步：用电子天平称量硫酸铜固体和碳酸钠固体，用称量纸或是烧杯盛装固体进行
称量。
3.第三步：将称量所得的固体分别倒入一个烧杯中，分别用量筒量取250ml蒸馏水倒入
烧杯中，用玻璃棒进行搅拌溶解。如下图所示，碳酸钠溶液和硫酸铜溶液。
4.第四步：在四支试管内均加入2.0ml0.5mol/L的CuSO4溶液（采用量筒量取2.0ml，
并确定量筒以及试管是否需要润洗），再分别量取不同体积（即1.6ml、2.0ml、2.2ml、
2.4ml四个体积梯度）的0.5mol/LNa2CO3溶液依次加入另外四支试管中。将八支试
管置于常温下，在常温下依次将CuSO4溶液倒入Na2CO3溶液，比较各试管中沉淀
生成的速度、沉淀的数量以及沉淀的颜色，进而判断出两种反应物溶液以何种比例
混合为最佳。反应现象如下图所示，试管中生成了蓝绿色沉淀。第二幅图中的试管
依次为配比为1:1.4、1:1.2、1:1、1:0.8。
可以目测观察沉淀产生情况，进而判断1:1.2的反应物配料比应是该实验的较佳配料
比
5.第五步：在四支试管内均加入2.0ml0.5mol/L的CuSO4溶液，再量取0.5mol/LNa2CO3
溶液分别加入四支试管中（量取的体积为上一步实验所得到0.5mol/LNa2CO3溶液
的合适用量）。从两种溶液的八只试管中各取一支试管置于室温、50℃、75℃、100℃
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的恒温水浴中，数分钟后将CuSO4溶液倒入Na2CO3
溶液中，振荡并观察现象，观察沉淀的生成情况，
进而判断出制备反应的合适温度。如图1所示从左
到右依次为100℃、75℃、50℃、常温下反应所产
生的沉淀，可以观察到100℃下反应会有红棕色物
质产生（即此物质为氧化铜）。
6.第六步：在三支试管内加入2.0ml0.5mol/L的CuSO4
溶液，再量取0.5mol/LNa2CO3溶液分别加入四支试管中（量取的体积为上一步实
验所得到0.5mol/LNa2CO3溶液的合适用量），先将两种溶液各一支试管置于第五步
实验步骤中所确定的反应的温度的恒温水浴中，两三分钟过后进行混合，混合后保
持水浴观察现象（第一组）；再将两种溶液的各一支试管放于水浴中，距上两支试管
混合后5min，进行混合，混合后保持水浴观察现象（第二组）；再将两种溶液的最
后一支试管置于水浴，距上两支试管混合后5min，进行混合，混合后保持水浴观察
现象（第三组）；第三组溶液混合反应5min后，观察各组产生的沉淀生成速度、沉
淀数量及颜色，判断出该反应的最佳反应时间。
实验实际操作中，两种溶液混合后，75℃的水浴中持续15min、10min、5min，因
无法准确把控温度，导致产生较多红色物质，即右图所示，试管壁上残留的物质为
氧化铜。
7.第七步：根据上述实验确定反应物的合理配料比、
适宜温度、适宜时间制取碱式碳酸铜。在实际
实验中，反应物合适配料比为1：1.2、适宜温
度为75℃、适宜时间为10min。用烧杯盛取50ml
0.5mol/L的CuSO4溶液，再用烧杯盛取60ml
0.5mol/LNa2CO3溶液同时置于75℃的水浴加
图1
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热中，数分钟后将两种溶液进行混合。
8.第八步：混合反应10min后，进行减压
过滤，用蒸馏水多次冲洗。如左图所
示。
9.第九步：将洗涤后的沉淀用表面皿盛装
置于烘箱中烘干。如右图所示。
10.第十步：将烘干后的沉淀用电子天平称
量，得到产品7.0g。
五、实验注意事项：
1.进入实验室的注意事项，穿着符合实验室的规范，戴上护目镜；
2.使用电子天平时，使用前的调零和去皮以及使用后的调零，注意电子天平周围
的卫生干净，及时将洒落在周围的药粉清理；
3.溶解硫酸铜固体和碳酸钠固体时，使用玻璃棒搅拌，注意玻璃棒在溶液中搅拌，
玻璃棒不要碰到烧杯壁；
4.在量取溶液到试管中时，注意要润洗量筒以及试管，如若不润洗会导致溶液稀
释，在后续步骤产生沉淀时，影响沉淀数量；
5.注意两溶液混合，是硫酸铜溶液倒入到碳酸钠溶液中，碳酸钠溶液提供碱性环
境，碱式碳酸铜方可产生；
6.试管水浴加热时，要用试管夹夹住，再放入水浴锅中；
7.加热过后的试管温度会较高，要注意不要烫伤双手;
8.减压过滤时，注意抽滤瓶不能直接加热，滤纸要小于漏斗的内径，使得滤纸紧
贴漏斗，要开抽气管，后过滤，过滤完毕后，先分开抽滤瓶与抽气管的连接处，
后关抽气管，以防抽气管水流倒吸（即是先使抽滤瓶恢复到常压，然后再拔开
抽气管）；当抽滤的溶液具有强酸性、强碱性或氧化性时，要用玻璃纤维代替
滤纸或用玻璃砂漏斗代替布氏漏斗；
9.水浴锅使用：需要提前预热，插上电源，打开开关，调节温度；
使用前：应检查水位并补加适量的水；水浴锅内水温较高时，不要直接接触仪
器上部，以免烫伤；加热完毕后移动容器时，必须使用夹持工具，防止烫伤；
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六、课后思考、扩展：
1.除了本实验中所用到的硫酸铜，还有那些铜盐适合用来制备碱式碳酸铜？
答：硝酸铜、氢氧化铜。
2.反应温度超过75℃会有褐色沉淀产生，该沉淀是什么物质？
答：氧化铜
3.为何在探究反应温度对实验的影响时，两种溶液混合后，75℃的水浴中持
续15min、10min、5min，所得到的沉淀会有大量褐色物质？
答：有可能是试管触碰到水浴锅壁，导致加热的温度过高而产生氧化铜。
4.各试管中的沉淀颜色不太明显时如何判定？
答：如若有条件，可以尝试将沉淀放置离心机中离心后在判断沉淀的状况
在何种条件下反应得到的沉淀最好。或者是否跟实验条件变量设置的梯度
有关。