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硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化

人教版教材中硫酸铜中加入氨水制得铜氨溶液,教材中的反应方程式是:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化(1)

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化(2)

从方程式中推出,硫酸铜与过量氨水反应,产物是[Cu(NH3)4]OH,这与人教版教材中描述矛盾:“……,得到深蓝色透明溶液;再加入乙醇后,析出深蓝色晶体。得到的深蓝色晶体是[Cu(NH₃)₄]SO₄•H2O”。这一段文字表明:最终溶液中的溶质是[Cu(NH₃)₄]SO₄。

为什么出现矛盾?[Cu(NH₃)₄]SO₄是如何得来的?且看笔者对此问题的分析。

笔者认为,教师和学生在此容易疑问,和教材文字的表达有一定关系。

首先,同样是氨水作为反应物,第一个反应用NH3•H2O表示,第二个反应用NH3表示(尽管教材用NH3表示第二步,是为了突出配位反应的本质是Cu²⁺与NH3分子结合,这是一种简化表示),可这是一个连续的反应,同一种物质用不同形式表达,不符合学生的认知及一般规律,而且不好加和得出总反应。

建议教学中将反应(2):

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化

修正为以下离子方程式:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化 (3)

上次文中指出:(2)的平衡常数很小,(2)+(3)耦合作用后的平衡常数变大,NH₄⁺离子在Cu(OH)2溶解氨水中起了决定性作用。

将(1)+(2)+(3),得出:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化 (3)

化学方程式是:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化

这样,就能得出:硫酸铜与过量氨水反应产物是[Cu(NH₃)₄]SO₄。

当然,[Cu(NH3)4]OH也是存在的,这和溶液pH有关系,也就是说,教材表达为[Cu(NH3)4]OH并没有错误,[Cu(NH3)4]OH是滴加氨水过程中存在的,反应(2)只是总反应过程中的一步,反应(3)表达了最后的结果。

而按照教材,推断出的总方程式是:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化

其中硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化被忽略,所以,最终为:

硫酸铜与过量氨水生成硫酸四氨合铜还是氢氧化更合适。

通过上面分析可以看出,硫酸铜与过量氨水反应产物主要是[Cu(NH₃)₄]SO₄。

(责任编辑:化学自习室)
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