硫酸铜,化学式CuSO4[3][4],无水为白色粉末,或因不纯而呈淡灰绿色,是可溶性铜盐。硫酸铜常见的形态为其结晶体,一水合硫酸四水合铜([Cu(H2O)4]SO4·H2O,即五水合硫酸铜),为蓝色固体,故俗名为蓝矾、胆矾。其水溶液因水合铜离子的缘故而呈现出蓝色,故在实验室里无水硫酸铜常被用于检验水的存在。在现实生产生活中,硫酸铜常用于炼制精铜,与熟石灰混合可制农药波尔多液。硫酸铜属于重金属盐,味酸,略有苦味,有毒,成人致死剂量0.9g/kg。若误食,应立即大量食用或饮用牛奶、鸡蛋清、牛肉等富含蛋白质食品,或者使用EDTA钙钠盐解毒。
硫酸铜 | |||
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IUPAC名 Copper(II) sulfate 硫酸铜 | |||
别名 | 蓝矾,胆矾,曾青,石胆 | ||
识别 | |||
CAS号 | 7758-98-7(无水物) [1] 16448-28-5(三水合物) 7758-99-8(五水合物) [2] 19086-18-1(七水合物) | ||
PubChem | 24462 | ||
ChemSpider | 22870 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | ARUVKPQLZAKDPS-NUQVWONBAI | ||
EINECS | 231-847-6 | ||
ChEBI | 23414 | ||
RTECS | GL8800000 | ||
KEGG | C18713 | ||
性质 | |||
化学式 | CuSO4·5H2O(五水) CuSO4(无水) | ||
摩尔质量 | (五水)249.684 g/mol (无水)159.608 g·mol⁻¹ | ||
外观 | 蓝色结晶固体(五水) 灰白色粉末(无水) | ||
密度 | 3.60 g/cm3 (无水) 2.286 g/cm3 (五水) | ||
熔点 | 110 °C (− 4H2O) 200 °C (473 K) (− 5H2O) 分解温度560 °C | ||
溶解性(水) | 31.6 g/100 ml (0 °C) | ||
结构 | |||
晶体结构 | 三斜晶系 | ||
配位几何 | 八面体 | ||
热力学 | |||
ΔfHm⦵298K | -769.98 kJ/mol | ||
S⦵298K | 109.05 J.K−1.mol−1 | ||
危险性 | |||
警示术语 | R:R22, R50/53 | ||
安全术语 | S:S2, S22, S46, S60, S61 | ||
欧盟分类 | 有害(Xn) 对环境有害(N) | ||
NFPA 704 | |||
闪点 | 不可燃 | ||
致死量或浓度: | |||
LD50(中位剂量)
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300 mg/kg (大鼠,口服) 87 mg/kg (小鼠,口服) 470 mg/kg (哺乳动物,口服) | ||
相关物质 | |||
其他阴离子 | 硒酸铜 硫酸亚铜 | ||
其他阳离子 | 硫酸银 | ||
相关化学品 | 硫酸亚铜 五水合硫酸铜 | ||
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
制备
- CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O
碳酸铜跟硫酸反应都可以制备硫酸铜:
亦可用铜电极电解硫酸制得。也可以用浓硫酸和铜共热制取:
也可用碱式碳酸铜加酸分解来制备硫酸铜。
化学性质
金属活动性位于铜之前的金属可以将硫酸铜溶液中的铜置换出来,如:
硫酸铜和适量氨水反应,生成氢氧化铜沉淀,当氨水过量时,沉淀溶解,形成深蓝色的硫酸四氨合铜溶液,结晶可得到晶体:[6]
- CuSO4 + 2 NH3·H2O → Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
- CuSO4 + 4 NH3·H2O → [Cu(NH3)4]SO4 + 4 H2O
硫酸铜五水合物在56.5 °C可以分解为浅蓝色的三水合物,在70.5 °C生成一水合物。[7]也有文献指出根据反应条件的不同,分解温度也不同,如95.6 °C五水合物分解为三水合物,液相以饱和溶液的形式存在,或103 °C时的硫酸铜饱和溶液析出三水合物。[8]另外,在较高温度下无水硫酸铜可以分解形成水[来源请求]、氧化铜、三氧化硫,古人曾用此方法制备硫酸。
用途
硫酸铜可以用于杀灭真菌。与石灰水混合后生成波尔多液,用于控制柠檬、葡萄等作物上的真菌。[9] 稀溶液用于水族馆中灭菌[10] 以及除去蜗牛。由于铜离子对鱼有毒,用量必须严格控制。大多数真菌只需非常低浓度的硫酸铜就可被杀灭。此外,硫酸铜也可用来控制大肠杆菌。 硫酸铜也可用于除藻,其机制为铜离子穿透细胞壁取代叶绿素中的镁离子,使叶绿体无法行光合作用,进而灭亡。
化学用途
室内种菇可能用来作为农药,如果菇表面有蓝色即是代表被污染和不能食用。
几种化学分析都需用到硫酸铜。它用于斐林试剂和班氏试剂中检验还原糖。在反应中,二价铜离子被还原成一价的不溶红色沉淀氧化亚铜。硫酸铜还可用于双缩脲试剂中用来检测蛋白质,其原理是铜与蛋白质会形成紫色的络合物。
硫酸铜可用于检验贫血。将血样滴入硫酸铜溶液中,若血样中含足够血红蛋白,血样会快速下沉;若血红蛋白含量不够,血样会悬浮在溶液中。[11]
硫酸铜可以用于有机合成。[12] 无水盐用于催化缩醛反应。[13] 五水盐与高锰酸钾反应生成一种氧化剂,用于伯醇的转换。[14]
硫酸铜通常被包含在儿童的化学实验试剂中,用于晶体的生成试验和电镀铜实验。因为它的毒性,不建议幼儿使用。硫酸铜常用于演示放热反应,演示时将镁条插入硫酸铜溶液中。硫酸铜还可以用来演示晶体失水风化和得到结晶水的过程。[15]
硫酸铜亦可以用作催吐剂[17],现在则认为这样用毒性太大[18]。但其仍是世界卫生组织ATC代码 (V03)列出的一种解毒剂[19]。
硫酸铜配成溶液后可以和白磷反应,在白磷烧伤和白磷中毒上有应用。[20]
注释
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