本实验以碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3为原料、碳酸氢钠NaHCO3、无水碳酸钠Na2CO3为反应试剂，沸水H2O为反应溶剂，高产率制备美丽的蓝色晶体三水合二碳酸合铜(II)酸钠Na2[Cu(CO3)2]·3H2O，也就是我的头像

反应方程式为:Cu2(OH)2CO3+2NaHCO3+Na2CO3+4H2O==$\Delta$==2Na2[Cu(CO3)2]·3H2O

$\ce{Cu2(OH)2CO3 +2HCO3- +CO3^2- ->[\Delta]2[Cu(CO3)2]^2- +2H2O}$

一、反应物和产物的基本性质

三水合二碳酸合铜酸钠：化学式为Na2[Cu(CO3)2]·3H2O，化学式量为283.587，能溶于水

碱式碳酸铜：化学式为Cu(OH)2 · CuCO3 · H2O，化学式量为239.12 ，难溶于水。

碳酸钠：化学式为：Na2CO3，化学式量为105.99,易溶于水，有吸湿性，水溶液呈强碱性，25℃时，pKb1=3.79，pKb2=7.63，1mol/L水溶液pH为12.1 ，其在各种溶剂中的溶解度表格可见于如下链接：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

碳酸氢钠：化学式为NaHCO3，化学式量为84.01，20℃以下可溶于水，25℃以上易溶于水，25℃时，0.001mol/L溶液pH为8.30，溶液浓度增大时，其pH无限趋近于8.31，其在各种溶剂中的溶解度表格可见于如下链接： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

二、所需实验材料

1.试剂：市售无水碳酸钠粉末，市售碳酸氢钠粉末，分析纯碱式碳酸铜粉末。足量纯净水。

纯水用超市的饮用纯净水即可。无水碳酸钠粉末用超市的食用纯碱即可，因为纯碱工业已经相当成熟，做出99%以上纯度的无水碳酸钠对工业生产来说轻而易举。碳酸氢钠粉末用超市的小苏打即可。

2.仪器：电子天平（精确到0.01g），玻璃棒两只以上，200mL~250mL烧杯一个，加热装置（300W~3000W的电炉，附加4kW的电源插排），陶土网（因为石棉网的石棉致癌），表面皿，保鲜膜，200mL聚丙烯塑料杯若干，标签纸、笔，称量纸若干（可省去）。

注：本实验是在2018年7月进行的，当时没考虑那么好的方案，用的是酒精灯+石棉网的加热装置。

3.防具：棉纱隔热手套，可以网购也可以在你家周围线下购买，平均1副1元；需要在干燥时使用，操作、转移高温仪器时可以有效减缓烫伤；冬天操作低温仪器时也可以有效减缓冻伤

三、制备操作

1、称取11.96g(0.05mol)碱式碳酸铜粉末，待用。称取8.40g(0.1mol)碳酸氢钠粉末，待用。量取约100mL水倒入烧杯中，待用。称取12.80g [0.05(1+√2)mol]无水碳酸钠粉末，将其缓慢加入这些水中，并剧烈搅拌使之溶解，将碳酸氢钠粉末添加到该溶液中，搅拌溶解。将碱式碳酸铜粉末用药匙分批次缓慢加入该溶液中并剧烈搅拌。

2.用酒精灯将溶液加热至沸，同时称取5.30g(0.05mol)无水碳酸钠和8.40g(0.1mol)碳酸氢钠粉末待用。加热至沸腾后，用玻璃棒不停搅拌，继续按照物质的量之比2:1向其中添加碳酸氢钠和碳酸钠（如果这些还不够，则继续称取并补加这些反应试剂），并不停加热，直至溶液和固体完全变为蓝色，而且无论怎么搅拌都没有丝毫的绿色，煮沸时间需要1.5h~2h；然后关闭电炉电源，缓慢冷却至室温。

3.冷却后，用镊子取出上层固体，倾析法回收上层液体，得到产物晶体，用纯水分三次搅拌洗涤晶体，每次20mL。然后用15mL无水甲醇洗涤晶体（可省略），吹干或晒干或80℃烘干，干燥后置于聚丙烯塑料杯中，用保鲜膜覆盖保存。

（我第一次做产率只有90%，因为一部分粘在了滤纸上我丢弃了，正常情况不应该使用滤纸，产率应该会更高）

四、注意事项

1、反应需要的温度超过100℃，水浴加热则反应缓慢，需要将反应液直接煮沸，碳酸钠和碳酸氢钠的混合溶液会显著高于100℃，反应会快很多。

2、碱性条件下的铜离子溶液会溶解纤维素(形成可溶性铜螯合物)，例如用于制备铜氨纤维的硫酸铜浓氨水溶液；因此不能用滤纸，进而不能用重力过滤或者布氏漏斗抽滤我们的产物，只能用砂芯漏斗抽滤，或者使用倾析法。

使用倾析法时应注意，烧杯稍微倾斜时可加速固体沉降，这一现象叫Boycott效应，最早由病理学家、博物学家亚瑟·埃德温·博伊科特（Arthur Edwin Boycott）在观察试管内红细胞沉降时发现。和竖直的容器相比，倾斜的容器让颗粒更容易靠到容器壁上，并产生了和垂直时不同的液体密度梯度，由此带来的液体对流会进一步促进颗粒沉到底部；此外，倾斜容器还会改变颗粒的沉降路径，使其更容易受到容器壁的影响，从而加速沉降过程‌。

3、上述文字内容可以作为实验报告，建议复制粘贴到Word文档中，然后开展实验前将其打印下来参考，以免忘记某一步要干什么

图中漂亮的雪花状结晶是水合碳酸钠，碳酸钠可能是1水合物，7水合物或者10水合物。

图片像极了美丽的雪夜，奈何我当时(2018年)没注意拍摄技巧和擦干净外壁，拍出来效果仍然不够好

如下是冷却前的样子：（酒精灯添加了痕量亚甲基蓝指示液面位置）

最终干燥后的产物：

参考文献：

M2[Cu(CO3)2].pdf1.78MBPDF3次下载预览

Na2[Cu(CO3)2].pdf735.45KBPDF2次下载预览

ct9181300609_碳酸铜钠_碳酸钴钠.pdf961.04KBPDF1次下载预览