探究硫酸銅溶液中的綠色沉淀

河北省曲陽縣下河中學 黃會敏

化學興趣小組的同學們在實驗室做鐵絲與硫酸銅溶液反應的實驗時，用燒杯配制硫酸銅溶液。他們發現新配制的硫酸銅溶液有些渾濁，靜置后觀察，燒杯底部有淺綠色固體沉淀物。同學們產生了疑問：這些綠色沉淀的主要成分是什么呢？于是，他們決定對此進行探究。

經過分析和討論，同學們認為該綠色固體可能是硫酸銅晶體長期放置變質生成的，也可能是其中本來就含有的雜質。它存在于硫酸銅晶體的樣品中，很可能是含有銅元素的化合物。同學們查閱資料后得知：在銅的化合物中，堿式碳酸銅是綠色固體，且不溶于水。由此，他們初步推測，該綠色固體沉淀可能是堿式碳酸銅，俗稱“銅綠”。

為了驗證這一推測，同學們又一次查閱資料，了解到堿式碳酸銅的兩條重要的化學性質：一是受熱易分解，能生成氧化銅、水和二氧化碳氣體；二是遇酸能反應，生成鹽、水和二氧化碳。圍繞堿式碳酸銅的這些性質，同學們開始了實驗探究。

首先，配制適量硫酸銅溶液，將沉淀過濾、洗滌、干燥，得到少量淺綠色粉末狀固體（如圖1）。然后，將固體分成兩份，分別加入到兩支試管中，具體實驗操作及現象如下：

圖1

實驗一：向第一支試管中加入稀鹽酸，并將蘸有澄清石灰水的玻璃片放在試管口，觀察到有氣泡冒出，得到藍色溶液（如圖2），澄清石灰水變渾濁，證明該綠色固體能與酸反應生成二氧化碳氣體。

圖2

實驗二：用酒精燈給第二支試管中的固體加熱，將生成的氣體通入澄清石灰水中，觀察到綠色固體變黑，試管內壁有小水珠生成，澄清石灰水變渾濁（如圖3），證明該綠色固體遇熱能分解，生成黑色粉末狀固體、水和二氧化碳。

圖3

通過實驗探究發現，綠色沉淀物的化學性質與堿式碳酸銅基本一致，因此同學們確定它就是堿式碳酸銅。但小明又提出一個疑問：堿式碳酸銅受熱能分解生成黑色固體氧化銅、水和二氧化碳，那實驗二中生成的黑色固體到底是不是氧化銅呢？

為了驗證實驗二中生成的黑色固體是否為氧化銅，同學們又做了進一步探究。他們向實驗二試管中的黑色固體中滴加稀鹽酸，發現黑色固體逐漸減少，生成翠綠色溶液。同學們覺得這一現象很奇怪，咨詢老師后得知，氯化銅的濃溶液為綠色，稀溶液為藍色。于是，同學們又取少量該綠色溶液，加入蒸餾水稀釋，溶液變為藍色（如圖4）。由此可知，該藍色溶液為氯化銅溶液，實驗二試管中生成的黑色固體是氧化銅。

圖4

根據以上探究結果，同學們得出最終結論：他們所配制的硫酸銅溶液中的綠色沉淀是堿式碳酸銅。