化学家园

水溶液中存在碳酸铜吗？

                                      

作者：吴丽萍1 王文林2

(1.陕西西安市明德中学710061；2.陕西师范大学杂志社710062)

 

在文献的溶解性表中，标明水溶液中不存在CuCO₃，而我国中学化学教材酸、碱和盐的溶解性表，仍标明CuCO₃不溶于水。我们查阅了美国化学文摘、美国化学学会全文数据库和Elsevier全文数据库，尚未发现在水溶液中制得CuCO₃，即在水溶液中CuCO₃是不存在的。

在稀硫酸铜溶液中加入碳酸钠，析出沉淀是蓝色碱式碳酸铜[2CuCO₃·3Cu(OH)₂]。易溶性铜盐与NaHCO₃溶液反应，析出的沉淀也是碱式碳酸铜，而不是碳酸铜。可由如下计算证明之：

0.10mol/LNaHCO₃溶液的pH=8.3，即H⁺浓度是5.0×10^-9mol/L，OH^-浓度是2.0×10^-6mol/L。

当Cu²⁺浓度和HCO^-₃浓度都是0.10mol/L时，生成Cu(OH)₂的离子积是4.0×10^-3，大于其溶度积5.6×10^-20，故可生成Cu(OH)₂沉淀。在水溶液中NaHCO₃发生水解和电离反应：

HCO^-₃+H₂O=H₂CO₃+OH^-    (2)

HCO^-₃=H⁺+CO^2-₃    (3)

由于298K时，HCO^-₃的水解常数是2.33×10^-8，电离常数是5.67×10^-11，它们的数值都很小，所以据反应(3)计算CO^2-₃的浓度时，可忽略水解和电离反应所消耗HCO^-₃的浓度。由反应(3)可求得0.10mol/LNaHCO₃溶液中的CO^2-₃的浓度：

 

由计算所得到CuCO₃(晶体)的标准生成自由能Δ_fG₂₉₈°=-517.5kJ/mol，Cu²⁺(aq)的Δ_fG₂₉₈°-64.9kJ/mol，

CO^2-₃(aq)的Δ_fG₂₉₈°=-527.6kJ/mol，可求得298K时，Cu₂CO₃(晶体)的K_sp=2.5×10^-10。这个数值与参考文献中的数据完全相同。

当Cu²⁺浓度和HCO^-₃浓度均为0.10mol/L时，生成Cu₂CO₃的离子积是1.1×10^-4，大于其溶度积2.5×10^-10，故可能生成CuCO₃沉淀。在这个溶液中同时可析出Cu(OH)₂和CuCO₃，因此，所析出的沉淀是碱式碳酸铜，而不是CuCO₃。

在铜(Ⅱ)盐溶液中加入碳酸氢钠溶液，只能得到碱式碳酸铜沉淀。硫酸铜溶液与Na₂CO₃和NaHCO₃混合溶液反应，pH=5.68时，得到的产物是碱式碳酸铜[。pH=8.3时，Na₂CO₃已全部转变成NaHCO₃。这也说明易溶性铜盐(Ⅱ)与NaHCO₃溶液反应，析出的沉淀亦是碱式碳酸铜。

综上所述，说明在水溶液中不存在CuCO₃。建议将中学化学教材的酸、碱和盐溶解性表中CuCO₃不溶于水，改成在水溶液中不存在。

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2006年09月16日 星期六 17:36】【 加入博采】【打印】