探究硫酸銅溶液中的綠色沉淀

河北省曲陽縣下河中學(xué) 黃會(huì)敏

化學(xué)興趣小組的同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室做鐵絲與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用燒杯配制硫酸銅溶液。他們發(fā)現(xiàn)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(xué)們產(chǎn)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(duì)此進(jìn)行探究。

經(jīng)過分析和討論，同學(xué)們認(rèn)為該綠色固體可能是硫酸銅晶體長(zhǎng)期放置變質(zhì)生成的，也可能是其中本來就含有的雜質(zhì)。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(xué)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(cè)，該綠色固體沉淀可能是堿式碳酸銅，俗稱“銅綠”。

為了驗(yàn)證這一推測(cè)，同學(xué)們又一次查閱資料，了解到堿式碳酸銅的兩條重要的化學(xué)性質(zhì)：一是受熱易分解，能生成氧化銅、水和二氧化碳?xì)怏w；二是遇酸能反應(yīng)，生成鹽、水和二氧化碳。圍繞堿式碳酸銅的這些性質(zhì)，同學(xué)們開始了實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下：

圖1

實(shí)驗(yàn)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(lán)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(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w。

圖2

實(shí)驗(yàn)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(nèi)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(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，綠色沉淀物的化學(xué)性質(zhì)與堿式碳酸銅基本一致，因此同學(xué)們確定它就是堿式碳酸銅。但小明又提出一個(gè)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(shí)驗(yàn)二中生成的黑色固體到底是不是氧化銅呢？

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)二中生成的黑色固體是否為氧化銅，同學(xué)們又做了進(jìn)一步探究。他們向?qū)嶒?yàn)二試管中的黑色固體中滴加稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)黑色固體逐漸減少，生成翠綠色溶液。同學(xué)們覺得這一現(xiàn)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(lán)色。于是，同學(xué)們又取少量該綠色溶液，加入蒸餾水稀釋，溶液變?yōu)樗{(lán)色（如圖4）。由此可知，該藍(lán)色溶液為氯化銅溶液，實(shí)驗(yàn)二試管中生成的黑色固體是氧化銅。

圖4

根據(jù)以上探究結(jié)果，同學(xué)們得出最終結(jié)論：他們所配制的硫酸銅溶液中的綠色沉淀是堿式碳酸銅。