硫酸铜的制备
一、实验目的
1．掌握利用废铜粉制备硫酸铜的方法；
2．练习减压过滤、蒸发浓缩和重结晶等基本操作；
3．了解结晶水的测定方法，认识物质热稳定性和分子结构的关系。 二、实验原理
利用废铜粉灼烧氧化法制备CuSO4〃5H2O：先将铜粉在空气中灼烧氧化成氧化铜，然后将其溶于硫酸而制得：
2Cu + O2 === 2CuO（黑色） CuO + H2SO4 === CuSO4 + H2O
由于废铜粉不纯，所得CuSO4溶液中常含有不溶性杂质和可溶性杂质FeSO4、Fe2(SO4)3及其他重金属盐等。Fe2+ 离子需用氧化剂H2O2溶液氧化为Fe3+ 离子，然后调节溶液pH≈4.0，并加热煮沸，使Fe3+ 离子水解为Fe(OH)3沉淀滤去。其反应式为
2Fe2+ + 2H+ + H2O2 === 2Fe3+ + 2H2O
Fe3+ + 3H2O === Fe(OH)3↓ + 3H+
CuSO4〃5H2O在水中的溶解度，随温度的升高而明显增大，因此粗硫酸铜中的其他杂质，可通过重结晶法使杂质在母液中，从而得到较纯的蓝色水合硫酸铜晶体。水合硫酸铜在不同的温度下可以逐步脱水，其反应式为
CuSO4〃5H2O === CuSO4〃3H2O + 2H2O CuSO4〃3H2O === CuSO4〃H2O + 2H2O
CuSO4〃H2O === CuSO4 + H2O
nH2O1 mol CuSO4结合的结晶水的数目为三、实验仪器及试剂
nCuSO4。
托盘天平，瓷坩埚，泥三角，酒精灯，烧杯（50mL），电炉，布氏漏斗，吸滤瓶，精密pH试纸，蒸发皿，表面皿，水浴锅，量筒（10mL）。
废铜粉, H2SO4(2mol〃L－1), H2O2(3%), K3[Fe(CN)6](0.1mol〃L－1), NaOH(2mol〃L－1)，无水乙醇。 四、实验步骤
1．CuSO4〃5H2O的制备
① 废铜粉氧化 称取2.4g废铜粉，放入干燥洁净的瓷坩埚中，将坩埚置于泥三角上，用酒精灯灼烧，并不断搅拌，至铜粉转化为黑色的CuO（约30min），停止加热，冷却。备用。
② 粗硫酸铜溶液的制备 将①中制的CuO转入50mL小烧杯中，加入17mL2mol〃L－1 H2SO4（按CuO转化率80%估算），微热使之溶解（注意保持液面一定高度）。如10min后，CuO未完全溶解（烧杯底部有黑色粉末），表明CuO转化率高，可补加适量H2SO4继续溶解。如果CuO很快溶解，剩余大量红色铜粉，表明转化率低，剩余酸量过多。
③ 粗硫酸铜的提纯 在粗CuSO4溶液中，滴加3% H2O2溶液25滴，加热搅拌，并检验溶液中有无Fe2+ 离子（用什么方法检查）。待Fe2+ 离子完全氧化后，用2mol〃L－1 NaOH调节溶液的pH≈4.0（精密pH试纸）加热至沸数分钟后，趁热减压过滤，将滤液转入蒸发皿中，滴加2mol〃L－1 H2SO4，调节溶液的pH≈2，然后水浴加热，蒸发浓缩至液面出现晶膜为止。让其自然冷却至室温有晶体析出（如无晶体，再继续蒸发浓缩），减压过滤，用3mL无水乙
醇淋洗，抽干。产品转至表面皿上，用滤纸吸干后称重。计算产率，母液回收。
2．硫酸铜结晶水的测定
① 在台秤上称取1.2~1.5g磨细的CuSO4〃5H2O，置于一干净并灼烧恒重的坩埚（准至1mg）中，然后在分析天平上称量此坩埚与样品的质量，由此计算出坩埚中样品的准确质量m1（准至1mg）。
② 将装有CuSO4〃5H2O的坩埚放置在马弗炉里，在543~573K下灼烧40min，取出后放在干燥器内冷却至室温，在天平上称量装有硫酸铜的坩埚的质量。
③ 将称过质量的上面的坩埚，再次放入马弗炉中灼烧（温度与（2）相同）15min，取出后放入干燥器内冷却至室温，然后在分析天平上称其质量。反复加热，称其质量，直到两次称量结果之差不大于5mg为止。并计算出无水硫酸铜的质量m2及水合硫酸铜所含结晶水的质量，从而计算出硫酸铜结晶水的数目。
五、注意事项
1．在粗硫酸铜的提纯中，浓缩液要自然冷却至室温析出晶体。否则，其它盐类如Na2SO4也会析出。
2．已灼烧恒重的坩埚，在马弗炉中灼烧及称量过程中，避免粘上灰尘。 六、思考题与参考答案
1．除去CuSO4溶液中Fe2+ 杂质时，为什么须先加H2O2氧化，并且调节溶液的pH≈4.0，太大或太小有何影响？
答：Fe2+不易水解，加H2O2氧化为易水解的Fe3+，在pH≈4.0就会水解完全。pH太大，会析出Cu（OH）2；pH太小，Fe3+水解不完全。
2．如果粗硫酸铜中含有铅等盐，它们会在哪一步中被除去，可能的存在形
式是什么？
答：第（2）步中除去，可能的存在形式是PbSO4沉淀。 3．如何检查Fe2+ 的存在？
答：用K3[Fe(CN)6]溶液，若产生蓝色沉淀，表明Fe2+ 的存在。
第4章无机化合物制备实验 实验十一硫酸亚铁铵的制备
1．实验目的
（1）了解复盐的特性，掌握硫酸亚铁铵的制备方法；
（2）熟练水浴加热、过滤（常压、减压）、蒸发、浓缩、结晶和干燥等基本操作； （3）了解目视比色法。
2．实验原理
复盐是由两种或两以上简单盐类以分子形式结合而成的晶形化合物。在水溶液中复盐全 部解离为简单的离子，溶解度比相应的简单盐要小。多数硫酸盐有形成复盐的趋势，例如硫 酸亚铁铵就是由等物质的量硫酸亚铁和硫酸铵形成的，俗称莫尔盐(Mohr’s salt)，它是透明 浅蓝绿色单斜晶体，比一般的亚铁盐稳定，在空气中不易被氧化，溶于水不溶于乙醇。在定 量分析中常用他来配制亚铁离子的标准溶液。 表4.11-1 不同温度下一些盐类的溶解度(g/100gH2O)
温度（℃） (NH4)2SO4 FeSO4∙ 7H2O (NH4)2SO4∙FeSO4∙6H2O 10 73.0 20.0 17.2 20 75.4 26.5 21.6 30 78.0 32.9 28.1
制备原理如下：将铁粉溶于过量的稀H2SO4，制得FeSO4溶液，再加入计量比的(NH4)2SO4 并使其全部溶解，经浓缩、冷却即得硫酸亚铁铵晶体。 Fe＋H2SO4 = FeSO4＋H2↑
FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O =(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O
用目视比色法来估测产品中杂质Fe3+的含量。由于Fe3+可与SCN-生成血红色的
[Fe(SCN)]2+等。如果产品中加入SCN-后显较深的红色，则表明产品中含Fe3+较多；反之则
表明产品含Fe3+较少。因此可将产品与KSCN 在比色管中配成待测溶液，将它所呈现的红 色与[Fe(SCN)]2+色阶进行比较，红色深浅程度一致的标准溶液的Fe3+含量即为产品的杂质 Fe3+含量。可确定产品的等级（1g 一、二、三级硫酸亚铁铵的含Fe3+限量分别为 0.05,0.10,0.20mg）。
3．实验仪器与试剂
台秤，锥形瓶，水浴锅，量筒，减压抽滤装置，蒸发皿，滤纸，目视比色管（25mL）。 铁粉，(NH4)2SO4(s)，3mol・L-1H2SO4 ，HCI(2mol・L-1), 乙醇（25%）。
w=95%），KSCN（w =
4．实验步骤
（1）硫酸亚铁的制备称取4.0g 还原铁粉于100~150mL 的锥形瓶中，加入25mL
3mol・L-1H2SO4溶液，水浴加热使其反应（在通风橱中进行）。在加热反应过程中，应经常取 出锥形瓶摇动，以加速反应，注意补充蒸发掉的水分(维持溶液体30mL左右)。待锥形瓶中 基本无气泡产生时，再加入1mL3mol・L-1H2SO4酸化，趁热过滤，滤液迅速转移到蒸发皿中。 （2）硫酸亚铁铵的制备称取9.5g 化学纯(ω=98%)(NH4)2SO4 加到上述硫酸亚铁溶液
中。用水浴加热，搅______拌使其全部溶解。蒸发浓缩至表面出现一层晶膜，自然冷却至室温，结
晶析出硫酸亚铁铵晶体。减压过滤，分别用3~4mL 乙醇洗涤晶体两次，用滤纸吸干晶体， 称量，计算理论产量与产率，记录产品外观。
（3）产品检验称取1g样品置于比色管中，加25mL去离子水摇匀。与标准溶液进行 目视比色，确定产品的等级。
Fe3+标准溶液按下法配制（由实验室制备）：先配制出浓度为0.01mg・mL-1的Fe3+标准溶 液，然后用移液管量取Fe3+标准溶液吸取1mL、3mL、20mLFe3+标准溶液于25mL的比色管 中，各加入3mL2mol・L-1 HCl 和1mL 1mol・L-1 KSCN 溶液，稀释至刻度，摇匀。这样分别得 到G .R .(含Fe3+0.01mg)、A.R .( 含Fe3+0.03mg)、C .P .( 含Fe3+0.2mg)三种级别的标准比色 系列。
5．思考题
（1）复盐与形成它的简单盐相比有什么特点？
（2）在蒸发、浓缩过程中，若溶液变为黄色，是什么原因？应如何处理？
(3) 铁与硫酸作用以及最后浓缩、蒸发时，为什么要用水浴加热？可以直接加热吗？ (4) 仔细分析制备过程中各物质的用量，计算(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 理论产量时， 应以哪种物质为准？ (吴振国编)
实验十二明矾的制备
1．实验目的
（1）了解明矾的制备原理和方法。
（2）练习和掌握溶解、过滤、结晶以及沉淀的转移和洗涤等基本操作。
2．实验原理
复盐硫酸铝钾(KAl (SO4)2・12H2O)俗称明矾，是一种无色晶体，易溶于水并水解形成 Al(OH)3溶胶，具有较强的吸附作用；在工业上常用作净水剂、造纸填充剂、媒染剂等。 本实验先将金属铝溶于浓的氢氧化钠溶液中，生成四羟基合铝（Ⅲ）酸钠Na[Al(OH)4]， 用稀H2SO4仔细地调节溶液的pH值，则转化为氢氧化铝沉淀，在加热的条件下将氢氧化铝 溶于硫酸形成硫酸铝溶液，加入等量的K2SO4溶解，冷却、结晶得到KAl (SO4)2・12H2O。
其化学反应如下：
2Al+2NaOH+6H2O ＝ 2Na[Al(OH)4]+3H2↑ 2Na[Al(OH)4]+H2SO ＝ 2Al(OH)3↓+Na2SO4+2H2O 2Al (OH)3+3H2SO4 ＝ Al2(SO4)3+6H2O
Al2 (SO4)3+K2SO4 +24H2O ＝ 2KAl (SO4)2・12H2O
3．实验仪器与试剂
烧杯，量筒，普遍漏斗，布氏漏斗，抽滤瓶，表面皿，蒸发皿，酒精灯，电子台秤，毛 细管，等。
H2SO4(3mol·L-1) ,NaOH(s)，K2SO4(s)，铝粉，PH试纸（1～14）。
4．实验步骤
（1）制备Na[Al(OH)4] 在电子台秤上用表面皿快速称取固体氢氧化钠2.0g，迅速转入 250mL烧杯中，加40mL水温热溶解。称取1.0g铝屑粉，分多批加入溶液中(待前一批反应 完毕后，再投放下一批)。反应完成后，用普通漏斗过滤，滤液转入到200mL烧杯中。 （2）氢氧化铝的生成和洗涤用 3mol・L-1H2SO4溶液仔细地调节滤液的pH 值为8～9 为止(取8~9mL3mol・L-1H2SO4，先可较快地在搅拌下加入4~5mL 酸，然后逐滴加入并充分 搅拌，用pH 试纸检验，不可加酸过量)。此时溶液中应产生大量的白色氢氧化铝沉淀，抽 滤，并用热水洗涤沉淀(每次用水量刚好浸没沉淀即可)，洗至洗液pH值为7～8 时为止。 （3）明矾的制备将氢氧化铝沉淀转入蒸发皿中，加入10mL1:1H2SO4和15mL 水，
小火加热使其溶解完全，再加入4.0g硫酸钾并继续加热至溶解，将所得溶液自然冷却结晶， 抽漏，将晶体用滤纸吸干，称量，计算理论产量和产率。
（4）产品熔点的测定及性质试验将产品干燥并装入毛细管中。将毛细管放入提勒管 中，控制好升温速度，测量产品的熔点。测量两次，取平均值。 自己设计证实溶液中存在Al3+,K+,和SO 24 离子方案。
5．思考题
（1）计算出2g 金属铝能生成多少硫酸铝？若将此硫酸铝全部转变成明矾需多少克硫酸 钾？
（2）本实验原料Al 粉中的一些杂质金属离子是如何除去的？ （3）明矾为什么具有净水作用？ (吴振国编)
实验十四五水合硫酸铜的制备与提纯
1．实验 目 的
(1)．掌握由CuO 制备硫酸铜的原理；
(2)．学习和巩固无机制备的一些基本操作和技术。 (3)．掌握CuSO4・5H2O 的提纯方法和原理。
(4). 通过查阅资料、讨论等途径，根据不同的原料，设计制备CuSO4・5H2O 的方案，初 步了解如何从废料中提取有用产品的方法，提高综合分析能力。
2．实验 原 理
五水合硫酸是蓝色晶体，又称胆矾。密度为2.286g/cm3，溶于水和氨水，不溶于无水 乙醇。加热会逐步失去结晶水：
4 250 C 4 2 110 C
4 2 45 C 4 2
CuSO × 5H O¾¾¾° ®CuSO × 3H O¾¾¾° ®CuSO × H O¾¾¾° ®CuSO
硫酸铜的应用十分广泛，它是制取其它铜盐的重要原料，在电解池中作为电解液或电 镀液，用作木材防腐、纺织品的媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂、化学反应的催化剂、选 矿剂等等。
制备硫酸铜的主要原料是硫酸和氧化铜矿或废铜粉，此外以含铜废液、氧化铜为原料， 采用适当的方法，都可以制备硫酸铜。本实验以工业级氧化铜粉和硫酸为原料，制备 CuSO4・5H2O (1). 粗硫酸铜的制备 CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O (2). 硫酸铜的精制
粗制的CuSO4溶液中常含有不溶性杂质（过滤除去）和可溶性杂质FeSO4和Fe2(SO4)3 及其它金属盐，将Fe2+需要氧化为Fe3+ 再通过调节溶液的pH 值为3.5 左右，使之水解为 Fe(OH)3除去，调节溶液pH 值可用NH3・H2O、Ba(OH)2或NaOH 溶液： 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O Fe3++3H2O=Fe(OH)3 ↓+ 3H+
通过浓缩蒸发，使CuSO4・5H2O 在有适量的溶液存在条件下结晶析出，其它微量的可 溶性杂质则留在母液中，通过过滤除去。 (3) . 产品纯度检验
通过目测比色法与铁标准溶液色列比较，确定产品等级。
3．实验仪器与试剂
电子台秤，烧杯，布氏漏斗，抽滤瓶，蒸发皿，表面皿，精密pH 试纸（2.7-4.7），广 泛pH 试纸，酒精灯，量筒，三角架，比色管。
CuO 粉(工业级)，3 mol・L-1 H2SO4，2 mol・L-1 H2SO4 ， H2O2(ω=3% ), NH3・H2 O(ω=5%)， 1:1 氨水，2mol・L-1 HCl，无水乙醇，1mol・L-1 KSCN。
4．实验步骤
(1).粗CuSO4制备
用100mL的烧杯称取4.0g CuO 粉，加入3 mol・L-1 H2SO4 20mL ，适当搅拌，小火加 热5min，然后加入20mL 去离子水，继续加热20min[适量补充水分，维持溶液的体积 40~45mL]，趁热抽滤[双层滤纸]除去不溶性杂质，将滤液迅速转入到100mL 干净的小烧杯 中待用。 (2). 精制CuSO4
在粗CuSO4溶液中，边搅拌边逐滴加入ω=3% H2O2 4~5mL；用小火加热，在搅拌下 滴加NH3・H2 O (ω=5%)仔细调节溶液的pH 至3.5左右[用精密pH 试纸]，再加热煮沸15min [适量补充水分，维持溶液的体积40~45mL]；趁热过滤，滤液转入蒸发皿中，用2mol・L -1 H2SO4 调节pH≈2[广泛pH试纸]，水浴加热浓缩至出现晶膜[适当搅拌]，冷却至室温，结晶，抽滤， 用3mL 无水乙醇洗涤产品，用滤纸吸干，称量，所得产品用小烧杯装好密封，在标签上写 好姓名，产品重量，留作下次实验制备硫酸四氨合铜(Ⅱ)的原料。 理论产量： g ； 实际产量: g .产率： 描述产品的外观特征: . (3).产品纯度检验
称取1.0g精制的CuSO4・5H2O于100mL烧杯中，加入10mL去离子水搅拌溶解，边搅 拌边滴加1:1氨水，直至开始生成的蓝色沉淀完全溶解，溶液呈深蓝色为止。将溶液用普通
漏斗过滤，然后用NH3・H2 O(ω=5%)洗涤至滤纸上蓝色消褪为止，再用10mL去离子水冲洗 滤纸，然后用3mL2mol・L-1 HCl滴在滤纸有黄色斑点处，并在漏斗颈下端用25mL洁净的比 色管收集溶液，再在比色管中加入1mL 1mol・L-1 KSCN溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀， 与铁标准溶液进行目测比色，以确定产品纯度等级。
5．思考题
(1). 通过查阅资料,列举从废铜制备五水硫酸铜的实验方案,并对不同的方案加以评述。 (2).重结晶是提纯固体物质的重要方法之一，什么是重结晶? CuSO4・5H2O 和NaCl 可以采取 重结晶的方法提纯吗？
(3).粗CuSO4中的Fe2+为什么要氧化为Fe3+?在除铁时，为什么溶液的pH 值要调节到3.5 左 右，过高或过低对本实验有何影响？ (4).浓缩结晶时为什么滤液不可蒸干？
(5).为了提高产品的CuSO4・5H2O 品质和产率，在实验中应注意哪些环节？
6.注释:
(1)．CuSO4・5H2O 在不同温度下的溶解度 t/℃ 0 20 30 40 60 80 100
溶解度/(g/100gH2O) 23.1 32.0 37.8 44.6 61.8 83.8 114
(2)．在CuO 溶解于酸后的加热过程中，要使溶液的体积维持在40~45mL 左右，以防 止CuSO4结晶析出，并通过搅拌防止飞溅。CuO 中不溶性金属杂质颗粒较细尖锐，易刺破 滤纸，因此抽滤时用双层滤纸，
(3)．在除去Fe3+时，必须仔细调节溶液的pH 值，若pH 太高，会使CuSO4 生成
Cu2(OH)2SO4。不要反反复复地调节溶液的pH值，会导致(NH4)2SO4量过多，伴随着产品析 出。
(4)．在室温时，CuSO4・5H2O溶解度较小，因此只要浓缩到出现晶膜。在浓缩时，不要 直接加热，防止蒸干，否则产品会部分失水，产品颜色不均匀，可溶性杂质不能除去；浓缩 时，适当搅拌，防止蒸发皿底部出现结晶物因高温下部分失水变为蓝绿色或淡蓝色。 (5)．试剂级CuSO4・5H2O 杂质最高含量规定(GB665-78) 优级纯(G.R.) 分析纯(A.R.) 化学纯(C.P) 水不溶物ω/% 0.002 0.005 0.01 氯化物ω/% 0.0005 0.001 0.001 氮化物ω/% 0.0025 0.001 0.003 铁ω/% 0.001 0.003 0.02
硫化氢不沉淀物(以硫酸盐计) ω/% 0.05 0.1 0.2
(6)．目测比色法是利用一套具有相同体积和内径的比色管，将一系列不同量的标准溶 液一次加入到各比色管中，分别加入等量的显色剂并用溶剂稀释到相同的刻度，然后按颜色 的深浅顺序摆放在比色架，组成标准色阶。再将待测物质加入到具有相同规格的比色管中， 加入同样量的显色剂，稀释至同样的刻度，与标准色阶比较,得到相应的产品等级。 Fe3+离子的标准溶液系列色阶的配制方法[由实验室完成]：先配制0.01mg/mL的Fe3+标 准溶液，再用吸量管分别吸取1mL、3mL、20mLFe3+标准溶液25mL 的比色管中，各加入 3mL2mol・L-1 HCl 和1mL 1mol・L-1 KSCN 溶液，稀释至刻度，摇匀。这样分别得到G .R .(含 Fe3+0.01mg)、A.R .( 含Fe3+0.03mg)、C .P .( 含Fe3+0.2mg)三种级别的标准比色系列。 比色结果，若1.0gCuSO4・5H2O 试样所显颜色深浅和G.R.标准液一样，表示符合G.R. 试剂标准，以此类推。杂质铁含量的计算：
CuSO 5H O (g) 1000 (mg / g) (Fe ) (mg /mL ) (mL)
4 2 3
× ´ ´ + =
样品质量
铁标准液浓度铁标准液体积w
若比色结果介于两种级别之间，其杂质含量可取两者的平均值。 (郝力生编)
实验十六从硼镁泥中提取七水硫酸镁
1．实验目的
(1). 掌握从硼镁泥提取七水硫酸镁的化学原理和方法。 (2). 认识工业废渣综合利用的意义和方法。
(3). 进一步巩固抽滤、蒸发浓缩和结晶等无机制备的基本操作。
2．实验原理
工业上以硼镁石(Mg2B2O5・H2O)为原料生产硼砂( Na2B4O7・10H2O )时，一般先将硼镁石 煅烧、粉碎后加水和纯碱，在加热加压下通入CO2，主要反应为： 2MgO・B2O3 + Na2CO3 + CO2 = Na2B4O7 + 2MgCO3↓
固液分离后的废渣(硼镁泥)中含有大量的MgCO3及其它杂质，其组成的ω大致如下： 成分 MgO CaO MnO Fe2O3 Al2O3 B2O3 SiO2
ω/% 30~40 2~3 ~1 5~15 1~2 1~2 20~25
工业废渣的综合利用，不仅能变废为宝，具有经济效益，而且能大大减轻有害物质对 环境的侵蚀和污染，因此具有十分重要的现实意义。从弱碱性的硼镁泥废渣中可以提取轻质 碳酸镁，七水硫酸镁等物质。MgSO4・7H2O 是硫酸镁最常见的水合物俗称泻盐，四方柱状晶 体，密度为1.68g・cm-3，150℃时失去6 个结晶水，200℃时失去全部结晶水。七水硫酸镁可 用作印染的媒染剂、造纸的填充剂、防火织物的填料、医药上的口服泻药和抗惊厥的注射药， 在油漆、炸药、肥皂及陶瓷等行业也有广泛的应用。从硼镁泥中提取七水硫酸镁有以下几个 主要步骤：
(1). 酸解用硫酸浸泡硼镁泥，MgCO3、CaO、MnO、Fe2O3、Al2O3等形成可溶性硫酸盐。 MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + H2O + CO2↑
为了酸解完全，酸解后的硼镁泥料浆pH值应控制在1 左右。
(2). 氧化和水解为了使Fe2+、Fe3+、Mn2+、Al3+等杂质离子和MgSO4分离，需要将Fe2+、 Mn2+氧化成Fe(Ⅲ)和Mn(Ⅳ)，然后水解生成难溶物。为此需要加入少量的硼镁泥于酸解后 的料浆中，调解pH值在5~6，再加入次氯酸钠，加热促进氧化、水解完全。 2Fe2++ ClO- + 5H2O = 2Fe(OH)3 ↓+ 4H+ + Cl- Fe3++ 3H2O = Fe(OH)3 ↓+ 3H+
Mn2++ ClO- + 5H2O = MnO2↓+2H++Cl- Al3++ 3H2O = Al(OH)3↓ + 3H+
水解产生的H+可以继续分解新加入的硼镁泥，使水解反应进行完全。
(3). 除钙沉淀过滤后，滤液中还有少量的CaSO4杂质。CaSO4的溶解度随温度升高而减小， MgSO4 的溶解度随温度升高略有增加，将滤液适当浓缩后，趁热过滤除去CaSO4。再将滤 液蒸发浓缩到稀粥状，冷却、结晶得到MgSO4・7H2O 晶体。
3．实验仪器与试剂
研钵，布氏漏斗，抽滤瓶，烧杯，量筒，蒸发皿，电子台秤，酒精灯，广泛pH试纸。 浓硫酸，NaClO溶液(工业用，有效氯的含量12%~15%)，H2O2(ω=3%)，KSCN(1 mol・L-1)， H2SO4(1mol・L-1)，硼镁泥。
4．实验步骤
(1). 酸解将硼镁泥在研钵中研细，称取25.0g 于400mL的烧杯中，加入150mL左右的水， 搅拌成料浆，用10mL量筒取浓硫酸8mL~10mL，将料浆用小火加热，在搅拌下用滴管慢慢 滴加浓H2SO4于料浆中，直至料浆中没有大量的气泡产生后，煮沸10min，检验料浆的pH 值是否接近1；如果未达到1，搅拌下继续滴加浓硫酸，调至pH≈1 为止。
(2).氧化、水解用表面皿称取3g 硼镁泥(准确至0.1g)，在搅拌和加热条件下分多批用干 净的药匙加入少量的硼镁泥，调节料浆的pH为5~6，记录实际所加入的硼镁泥的质量。继 续加热并加入适量的水，维持料浆的体积在200mL左右，然后加入3mL左右的次氯酸钠溶 液，加热煮沸，直至料浆的颜色变为深咖啡色为止(若料浆的颜色未明显加深，则补充1~2mL NaClO 溶液，加热煮沸至颜色变深为止)，停止加热，抽滤，用50mL~60mL热水淋洗滤饼， 将滤液转移到400mL的烧杯中。
Fe3+的检验：用小试管取10 滴滤液，加入4~5 滴H2SO4(1mol・L-1)，再加入7~8 滴
H2O2(ω=3%)，加热煮沸1~2min，滴加3~4 滴KSCN (1 mol・L-1)，如果溶液无色或显微红色， 可认为铁基本上被除尽；若溶液显红色，则需在滤液中加入NaClO 溶液，调节pH 为5~6， 加热、搅拌，使Fe3+沉淀完全，重新过滤。
(3). 除钙、蒸发浓缩、结晶将烧杯中的滤液加热蒸发至100mL左右时，会有CaSO4沉淀 析出，趁热抽滤，将滤液转入到150mL的蒸发皿中，用小火蒸发浓缩至稀粥状(适当搅拌)， 冷却至室温结晶，抽滤，用滤纸吸干产品，称重。 实际参与反应的硼镁泥质量/g
MgO的质量/g (按硼镁泥中MgO 的实际含量计) MgSO4・7H2O 的理论质量/g MgSO4・7H2O 的实际质量/g 产率 产品外观描述
5．思考题
(1). 酸解时，pH 值控制在1 左右，但后来在加入氧化剂NaClO 前为什么又要用硼镁泥调节 pH值到5~6 呢？
(2).蒸发浓缩时为什么要蒸发到稀粥状？能蒸干吗？加入NaClO 后进入反应系统的Na+ 和 Cl-在哪一步除去的？
(3).在本实验中，如果给你两种氧化剂H2O2 和NaClO，你认为选择哪一种较为适宜？为什 么？
(4).在提取过程中，进行了多次加热，各自的目的是什么？
6．注释
(1). 硫酸钙和硫酸镁在不同温度下的溶解度( g/100g H2O) t/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100
MgSO4 22.0 28.2 33.7 38.9 44.5 54.6 55.8 52.9 50.4 CaSO4・2H2O 0.223 0.244 0.255 (18℃)
0.264 0.265 0.244 (65℃) 0.234
(75℃) 0.205
硫酸钙的溶解度在40℃最大，然后随着温度升高溶解度有所下降，在本实验除钙步骤 中，溶液的体积为100mL 左右时，有硫酸钙析出，要趁热过滤除掉。硫酸镁在水中有较大 的溶解度，需在高温下浓缩到稀粥状冷却结晶，但不能浓缩太稠，否则，水溶性的杂质离子 不能通过结晶除去。
(2). 氧化水解后，过滤得到的溶液应该是无色透明的。若得到的溶液发黄，可能是因为形成 的MnO2 和Fe(OH)3颗粒太细，过滤时未能全部除去。为了避免这种情况，过滤时垫上双层 滤纸；如果仍有黄色，可在下一步除钙时，在溶液中加一些碎滤纸进行吸附，过滤除去。
实验十七硫代硫酸钠的制备
1．实验目的
（1）熟悉不同原料制备硫代酸酸钠的反应原理与反应条件；
（2）进一步训练气体发生、器皿连接、浓缩结晶、抽滤等无机合成基本操作。
2．实验原理
硫代硫酸钠Na2S2O3・5H2O 俗称海波，是无色透明晶体，易溶于水，不溶于乙醇；在中 性或碱性介质中能稳定存在；将Na2S2O3・5H2O 加热温度超过50℃时，它会溶于自身的结晶 水中，温度达到100℃左右失去全部结晶水成为无水盐。硫代硫酸钠在化学分析中用来定量 测定碘，在纺织和造纸工业中用作脱氯剂，在医药上用于抗过敏、氰化物及砷的解毒剂，是 一种重要的化工产品。常见的合成方法有亚硫酸钠法和硫化钠中和法。 （1）亚硫酸钠法在沸腾的条件下，饱和的亚硫酸钠溶液和硫粉化合： Na2SO3+S ＝ Na2S2O3
（2）硫化钠中和法用硫化钠和纯碱按一定比例配成溶液，然后通入二氧化硫： 2Na2S+Na2CO3+4SO2 ＝ 3Na2S2O3+CO2 该反应大致分为三步：
①.硫化钠与二氧化硫反应，生成亚硫酸钠和硫化氢： Na2S+SO2+H2O ＝ Na2SO3+H2S H2S遇到SO2析出S: H2S+SO2 ＝ 3S+2H2O
②.纯碱和二氧化硫发生中和作用，生成亚硫酸钠和二氧化碳： Na2CO3+SO2 ＝ Na2SO3+CO2
③. Na2SO3与S反应生成硫代硫酸钠： Na2SO3+S ＝ Na2S2O3
本实验用方法(2)来制备Na2S2O3・5H2O，为了使析出的S 尽可能地生成硫代硫酸钠，反 应物中碳酸钠与硫化钠的物质的量的比以1:2 较为适宜；若碳酸钠的量过少，则中间产物亚 硫酸钠的量少，析出的硫不能全部化合为硫代硫酸钠，仍有一部分硫处于游离状态，使硫代 硫酸钠的产率下降。
反应完结，过滤，除去不溶性杂质，所得硫代硫酸钠溶液经蒸发、浓缩、冷却，便析出 Na2S2O3・5H2O 晶体，过滤、干燥后即得产品。
3．实验仪器与试剂
电磁搅拌器，分液漏斗，蒸馏烧瓶，锥形瓶（250mL，150 mL）,橡皮塞，打孔器，抽 滤瓶，布氏漏斗，蒸发皿，酒精灯，容量瓶（100mL）,移液管（25.00mL），酸式滴定管。 硫化钠(s),亚硫酸钠(s),碳酸钠(s),H2SO4(浓), NaOH(6mol·L-1),HAc-NaAc(pH=5.0)缓冲溶 液，I2标准溶液（0.1000mol·L-1）,淀粉溶液，甲醛，pH试纸，螺旋夹，橡皮管。
4．实验步骤
（1）硫代硫酸钠的制备按图4.17-1 安装制备硫代硫酸钠的装置。
称取15g 化学纯的Na2S・9H2O 和3.5g Na2CO3，转入250mL锥形瓶中，加入120mL左 右的去离子水使其溶解（可微热促其溶解）；在分液漏斗中注入6mol·L-1H2SO430mL,蒸馏 烧瓶中加入16g亚硫酸钠固体，在尾气吸收瓶中用6mol・L-1NaOH溶液吸收多余的SO2气体。
图4.17-1 硫代硫酸钠的制备装置
1—分液漏斗；2—蒸馏烧瓶；3—锥形瓶；4—螺旋夹； 5—电磁搅拌器；6—小磁体；7—尾气吸收瓶
开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，打开适当调节螺旋夹，使反应产生的SO2气体较均匀 地通入Na2S-Na2CO3 溶液中，同时开启电磁搅拌器搅动，随着SO2的通入，溶液中会逐渐 地析出大量浅黄色硫，反应进行大约1h 后，析出的硫不再消失，溶液中的pH 值约为7～8 （注意不要小于7！），停止通入SO2气体。过滤所得滤液，转移至蒸发皿中，水浴加热浓缩， 直到溶液呈稀粥状时，停止蒸发，冷却，使Na2S2O3・5H2O 大量结晶析出，过滤，将晶体放 入烘箱中，在40℃~45℃左右干燥50～60min，称量，计算产率。 Na2S2O3·5H2O 的产率= -1
2 1 1
3 248.21g mol 2 240.06g mol ´ ´ × ´ ´ × - m m
式中：m1 为所得Na2S2O3·5H2O 晶体的质量(g);m2 为所用Na2S2・9H2O 的质量(g)； Na2S2O3・5H2O 的摩尔质量为248.21 g・mol-1; Na2S・9H2O 的摩尔质量为240.06 g・mol-1。 （2）五水硫代硫酸钠含量的测定在弱酸性介质中，加入甲醛掩蔽亚硫酸钠，用淀粉 作指示剂，用碘标准溶液滴定至溶液呈蓝色为终点。
称取约4g试样，精确至0.0002g，溶于水，转入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度， 摇匀，用移液管移取25.00mL于250mL锥形瓶中，加入50mL甲醛溶液，加入10mLHAc-NaAc 缓冲液，用碘标准溶液滴定，近终点时，加1～2mL淀粉指示液，继续滴定至溶液呈蓝色， 且30s不褪色即为终点。
Na2S2O3・5H2O的质量分数ω为：
0.2500 0.4964 100.00 25.00 2 1000 248.2 ´ × ´ = ´
´ × ´ = m c V m c V w
式中：c 为碘标准溶液的浓度(mol・L-1);V 为滴定所用碘标准溶液的体积(mL)，m 为试样 的质量(g)。
5．思考题
（1）在对产品进行烘干处理时，为什么温度要控制在45℃以下？温度高了，会有什么 现象发生？
(2) 除去产品中游离态的水，除了烘干外，还可以采取其他什么措施？
（3）工业硫化钠因含有重金属硫化物、煤粉等杂质，颜色呈现红褐色或棕褐色，试设计 一个提纯工业硫化钠的方案。__
添加实验标题 含水无机物的制备
简单介绍：一般而言，无机化合物的制备是比较简单的。它的制备一般是为了满足某种实际需求。本实验只是在使学生掌握制备含水无机化合物的同时，训练学生在含水无机物制备过程中的冰浴冷却和抽滤等基本操作，了解用热重分析法（TG）测试结晶水含量来鉴定含水无机物的方法。
实验原理：复分解反应和氧化还原反应(置换反应) 实验目的：学习抽率及冰浴冷却的基本操作
实验操作：安全事项，取用硫酸注意不要弄到皮肤上，铜盐是用于杀菌剂，杀虫剂等的一种化学品，如果手上沾上，要立即冲洗。所有的产物都不要用手直接接触，实验结束后，将手冲洗干净。
1五水硫酸铜的（CuSO4 .H2O）制备 反应方程式
(1) (1) 称量（液体和固体），液体用量筒，固体用电子台称，（特写）首先打开
电源自检，屏幕显示为0，后放上称量纸，按下去皮功能，屏幕显示为0，后进行称量。固体用称量纸，不能用滤纸为什么？ (2) (2) 反应，小心将碱式碳酸铜加入到酸中，（加入过程全景录像特写现象），
仔细观察现象，无气泡产生时将锥形瓶置于电炉上加热沸腾，什么颜色？透明的溶液宝石蓝色。直至溶液内无颗粒为止，停止加热。室温冷却
(3) (3) 冷却，冰浴过程详细介绍。用不锈钢锅取适量碎冰，后加入一些水形成
冰水混合物（为什么？），将冷却后的溶液至于碎冰水中直到晶体刚刚形成，搅拌样品使之不形成一整块（为什么？），继续冷却15分钟，在此过程中准备冰水冷却10毫升蒸馏水，或10毫升冰水。
(4) (4) 过滤（整个过滤装置）全景，详细介绍操作过程。装置？包括循环水泵，
抽滤瓶，布氏漏斗，一个十字三通。逐个介绍。取一张圆形滤纸置于布氏漏斗中，将漏斗安装于抽滤瓶上，漏斗下部有斜坡的部分要与抽滤瓶支管相对，（为什么？）用一装有蒸馏水的洗瓶将滤纸润湿，使滤纸紧贴于布氏漏斗上。
演示动作， 打开电源抽滤，然后将需过滤的液体沿玻璃棒倒入漏斗中
进行抽滤。抽滤结束后一定要先通大气后，再关泵的电源。（为什么？）再用事先准备好的冰水冲洗产品。直到漏斗下部不再有液体流出为止。
取晶体的方法，用玻璃棒沿漏斗壁将滤纸剥离一个缝，然后即可将晶体倒出。干燥，包
装。
2五水硫酸亚铁（FeSO4 . 5H2O）的制备 反应方程式
(1) (1) 电炉加热水。400烧杯，装200毫升水。水浴。
(2) (2) 125毫升锥形瓶，装备25毫升3M的硫酸，称3.0-3.1克的铁粉 (3) (3) 反应。要在通风橱中进行。小心将铁粉加入酸中，反映结束后，把锥
形瓶放在热水中，直到所有气泡消失为止（注意要关闭电炉后操作。 (4) (4) 抽滤。此时将抽滤瓶和布氏漏斗用热水预热（为什么？）后才能进行
过滤。我们要的是滤瓶内的液体（为什么？）将滤液倒入干净的125毫升的锥形瓶中。 (5) (5) 冷却。冰浴溶液15分钟，如果没有晶体形成，量筒加入10毫升乙醇，
然后迅速搅拌（为什么？）
(6) (6) 真空抽滤。用20滴水冲洗结晶。干燥，打包。
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