一水硫酸铜的制备方法

背景及概述^[1]

硫酸铜化学式CuSO4，白色粉末，相对密度为3.603，25℃时水中溶解度为23.05g，不溶于乙醇和乙醚，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，由于水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得到五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾，相对密度为2.284。胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去二分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水变为一水硫酸铜，150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾。常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。硫酸铜是较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳混合液，它是一种良好的杀菌剂，可用来防治多种作物的病害。1878年在法国波尔多城，葡萄树发生虫病大部分死去，而大路两边的树，怕行人摘吃，在树干上涂了石灰与硫酸铜溶液，树干弄得花白，行人看了难受不敢摘吃，这些树却没有死，进一步研究才知此混合液具有杀菌能力，因而名为波尔多液。配制波尔多液，硫酸铜和生石灰(是块状新鲜石灰)比例一般是1：1或1：2不等，水的用量亦由不同作物、不用病害以及季节气温等因素来决定。配制时用“两液法”，即先将硫酸铜和生石灰分别跟所需半量水混合，然后同时倾入另一容器中，不断搅拌，便得天蓝色的胶状液。波尔多液要现配现用，因放置过久，胶状粒子会逐渐变大下沉而降低药效。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。五水硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。

外观

制备^[2-4]

一水硫酸铜应用举例如下：

1）制备一种农用可溶性杀菌粉剂(克枯灵)，它是以一水硫酸铜、一水硫酸锌和硫酸链霉素混合而成。先在140℃真空干燥下将五水硫酸铜和七水硫酸锌烘干成为一水硫酸铜和一水硫酸锌，然后粉碎过筛再混合而成。这种使化学农药和生物性农药的有机配合，即利用其负交互抗性，达到了比单独使用碱式硫酸铜和碱式硫酸锌与链霉素还好的效果，特别是对防治生姜、蕃茄腐烂病和青枯病非常有效。

2）制备一种芝麻专用化肥，由以下质量份数配方成分组成：氨水24-26份、熟鸡粪22-25份、磷矿粉21-24份、硫酸铵18-22份、硫酸钾17-19份、氯化锌16-18份、一水硫酸铜12-14份、豌豆绿肥11-15份、放线菌肥料12-15份、土壤调理剂9-12份、草木灰6-8份、硝基腐植酸铵4-6份、水胺硫磷乳油2-4份、水60-70份，本发明配制简单，成本低，防治多种病虫害，有效地增加芝麻粒重和含油量，显著提高芝麻产量，配方中含有有机肥料，防治土壤板结，增加土壤通透性，保持水分。

3）制备一种海水电池阴极，一水硫酸铜和无水硫酸铜的混合物作为活性物，质量百分数为70-92%；导电碳粉和导电碳纤作为导电物质，导电碳粉质量百分数为1-10%，导电碳纤质量百分数为1-10%；聚乙烯粉和聚乙烯蜡作为粘合剂，聚乙烯PE粉质量百分数为3-15%，聚乙烯蜡质量百分数为3-12%；金属钛片或镍片作为集流电极。本发明还公开一种海水电池阴极制造工艺。本发明解决电池遇水启动慢以及海水电池在淡水工作输出电量小的技术问题；提高海水电池批量生产效率和稳定性，常规环境下保存只要隔水无需干燥密封。

制备^[5]

生产一水硫酸铜的方法：一个底部呈锥状的沥滤罐，放入10％的酸，通过搅动，滤取废金属铜的小碎片。事先在罐内放入硫酸溶液(3580升的水和279千克的浓硫酸)，然后将废铜慢慢加进硫酸溶液，同时加入少量的过氧化氢(33％)作催化剂。化学反应产生强热，因此勿需对沥滤罐加热。在溶液达到恒定的PH值(5.0至5.5)之前一直进行过滤。当溶液的PH值已经处于稳定时，这表明全部的自由酸都已经反应过了。总共用了380千克的铜和343升33％的过氧化氢。然后对滤出地溶液进行沉淀并取样分析，要求的浓度为Cumx100克。沉淀后将滤出液慢慢地倒入一个过渡罐。该溶液呈典型的兰色。在倒入滤出液之后，在沥滤罐中放进硫酸，再重复全部过程。在沥滤之后，该罐内除了未反应的废金属外，没有别的残留物。从过渡罐出来的溶液通过一个滤泥机过滤后进入一个预浓缩罐。通过对溶液进行加热、汽化和用泵增压进行浓缩。要求铜的浓度为150克/升。温度需保持在60℃到70℃。用一个材料计量泵将溶液从预浓缩罐泵入一个干燥室，该室将输入的溶液导进一个成粉装置。通过该装置的喷嘴高速旋转地将溶液喷在该干燥室的室壁上。用锤将粉状产品从壁上敲打下来，用吹粉器通过一个旋风集尘器将产品吸入一个储存器内。残余的蒸气从一个排烟筒排出。该干燥室的输入温度和输出温度分别保持在230℃和110℃。

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2] CN93100142.0农用可溶性杀菌粉剂(克枯灵)及其制法

[3] CN201410521314.6一种芝麻专用化肥及其制备方法

[4] CN201510775832.5一种海水电池阴极及制造工艺

[5] CN96197996.8生产一水硫酸铜的方法