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氧化铜、氢氧化铜及卤化铜


实验室k / 2019-03-16

氧化铜和氢氧化铜

       在硫酸铜溶液中加入强碱,就生成淡蓝色的氢氧化铜沉淀:

CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4

氢氧化铜(Ⅱ)的热稳定性比碱金属氢氧化物差得多。受热易分解,在溶液中加热至353K(80℃),Cu(OH)2即脱水变为黑褐色的CuO:

Cu(OH)2=(353~363K)CuO↓+H2O

       CuO是碱性氧化物。加热时易被H2、C、CO、NH3等还原为铜:

3CuO+2NH3=3Cu+3H2O+N2

氧化铜对热是稳定的,只有超过1273K时,才会发生明显的分解反应:

2CuO=(1273K)Cu2O(暗红色)+1/2O2↑

       Cu(OH)2微显两性。所以既溶于酸,又溶于过量的浓碱溶液中:

Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O

Cu(OH)2+2NaOH=Na2[Cu(OH)4](四羟基铜酸钠、蓝色)

       向硫酸铜溶液中加入少量氨水,得到的不是氢氧化铜,而是浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀:

2CuSO4+2NH3·H2O=(NH4)2SO4+Cu2(OH)2SO4↓

若继续加入氨水,碱式硫酸铜沉淀就溶解,得到深蓝色的四氨合铜配离子:

Cu2(OH)2SO4+8NH3=2[Cu(NH3)4]2++SO42-+2OH-

这个铜氨溶液具有溶解纤维的性能,在所得的纤维溶液中再加酸时,纤维又可沉淀析出。工业上利用这种性质来制造人造丝。先将棉纤维溶于铜氨液中,然后从很细的喷丝嘴中将溶入了棉纤维的铜氨溶液喷注于稀酸中,纤维素以细长而具有蚕丝光泽的细丝从稀酸中沉淀出来。

卤化铜

       除碘化铜(Ⅱ)不存在外,其它卤化铜都可借氧化铜和氢卤酸反应来制备,例:

CuO+2HCl=CuCl2+H2O

       卤化铜的一些物理性质列于表20-4中。

表20-4  卤化铜的性质

性质 CuF2 CuCl2 CuBr2
颜色(无水物) 白色 黄棕色 棕黑色
熔点/K 1223 771 分解
溶解度(293K)g/100g 水 0.075(298K) 72.7 126.8

       卤化铜随阴离子变形性增大,颜色加深。CuCl2在很浓的溶液中显黄绿色,在浓溶液中显绿色,在稀溶液中显蓝色。黄色是由于[CuCl4]2-配离子的存在,而蓝色是由于[Cu(H2O)6]2+配离子的存在,两者并存时显绿色。

       X射线研究证明,CuCl2是共价化合物,结构为链状:

CuCl2在空气中潮解,它不但易溶于水,而且易溶于乙醇和丙酮。CuCl2与碱金属氯化物反应,生成MⅠ[CuCl3]或MⅠ2[CuCl4]型配盐,与盐酸反应而生成H2[CuCl4]配酸,由于Cu2+卤配离子不够稳定,只能在有过量卤离子时形成。

       CuCl2·2H2O受热时,按下式分解:

2CuCl2·2H2O=(加热)Cu(OH)2·CuCl2+2HCl↑

所以制备无水CuCl2时,要在HCl气流中,将CuCl2·2H2O加热到413~423K的条件下进行。无水CuCl2进一步受热,则按下式进行分解:

2CuCl2=(773K2CuCl+Cl2↑


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