工業(yè)硫酸銅

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硫酸銅

硫酸銅（CuSO4）為白色或灰白色粉末，水溶液呈弱酸性，為藍(lán)色，俗名膽礬、石膽、膽子礬、藍(lán)礬。硫酸銅是制備其他銅化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波爾多液，用作殺菌劑。硫酸銅常見(jiàn)的形態(tài)為其結(jié)晶體，一水合硫酸四水合銅([Cu（H2O）4]SO4·H2O，五水合硫酸銅），為藍(lán)色固體（晶體）。其水溶液因水合銅離子的緣故而呈現(xiàn)出藍(lán)色，故在實(shí)驗(yàn)室里無(wú)水硫酸銅常被用于檢驗(yàn)水的存在。硫酸銅常用于煉制精銅，與熟石灰混合可制農(nóng)藥波爾多液。硫酸銅屬于重金屬鹽，有毒，成人致死劑量0.9g/kg。若誤食，應(yīng)立即大量食用牛奶、雞蛋清等富含蛋白質(zhì)食品，或者使用EDTA鈣鈉鹽解毒。
 

基本信息

中文名稱：硫酸銅		外文名：coppersulfate
別名：藍(lán)礬，膽礬，無(wú)水硫酸銅		化學(xué)式：CuSO4(無(wú)水)；CuSO4·5H2O(五水)
IUPAC名：Copper(II) sulfate pentahydrate		CAS號(hào)：7758-98-7
RTECS：GL8800000		摩爾質(zhì)量：(五水)249.684 g/mol；(無(wú)水)159.608 g/mol
外觀：灰白色粉末(無(wú)水)；天藍(lán)色或略帶黃色粒狀晶體(五水)		密度：3.603 g/cm3(固)
熔點(diǎn)：110 °C (失4H2O)；200 °C (473 K) (失5H2O)；分解溫度560		溶解度（水）：31.6 g/100 ml （0 °C）
安全術(shù)語(yǔ)：S：2-22-60-61		主要危害：對(duì)環(huán)境有害；對(duì)人體有害

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物化性質(zhì)/硫酸銅 

藍(lán)色透明晶體。溶于水，微溶于稀乙醇而不溶于無(wú)水乙醇。無(wú)水硫酸銅粉末無(wú)水硫酸銅為灰白色粉末，易吸水變藍(lán)綠色的五水合硫酸銅。（無(wú)水硫酸銅化學(xué)式為CuSO4）
硫酸銅常壓下沒(méi)有熔點(diǎn)，受熱失去結(jié)晶水后分解，在常溫常壓下很穩(wěn)定，不潮解，在干燥空氣中會(huì)逐漸風(fēng)化。硫酸銅為藍(lán)色不對(duì)稱三斜晶系的結(jié)晶，比重2．29。在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易溶解水，在15℃水中可以溶解16．2%，其水溶液呈藍(lán)色，并呈酸性。在空氣中久置會(huì)逐漸失去結(jié)晶水，變成白色。
硫酸銅是藍(lán)色三斜晶系結(jié)晶，外觀亮籃色，粒度均勻，流動(dòng)性好，溶于水，25℃時(shí)水中溶解度為23.05g，溶于稀乙醇，不溶于無(wú)水乙醇、乙醚、液氨。硫酸銅加熱至110℃失去四分子結(jié)晶水，250℃失去全部結(jié)晶水。650℃分解成氧化銅和三氧化硫。^[1]

復(fù)合物/硫酸銅 

水合物

一般為五水合物CuSO4·5H2 O，俗名膽礬 ；藍(lán)色斜方晶體。五水硫酸銅在不同溫度下可以逐步失水，110℃時(shí)失去4分子水，150℃時(shí)失去5分子水。
硫酸銅里的銅離子Cu²⁺ 有空軌道，每個(gè)Cu²⁺ 可以跟四個(gè)水分子形成配位鍵，這就是我們熟悉的水合銅離子[Cu(H2O)4]²⁺ ，另外，每個(gè)離子還可與一個(gè)水分子里的H原子形成氫鍵。所以，硫酸銅晶體的化學(xué)式可寫為[Cu(H2O)4]SO4·H2O，習(xí)慣上簡(jiǎn)寫為CuSO4·5H2O，其中五個(gè)水分子的結(jié)合方式是有所不同的。在結(jié)晶水合物里，無(wú)論是和金屬離子形成配位鍵結(jié)合的水分子，還是通過(guò)氫鍵結(jié)合的水分子，統(tǒng)稱為結(jié)晶水。

氨合物

硫酸銅與氨作用，形成深藍(lán)色的銅氨配合物Cu(NH3)；與強(qiáng)堿作用，形成淡藍(lán)色的氫氧化銅Cu(OH)2絮狀沉淀；與還原性陰離子如I^- 、CN^- 等作用，形成碘化亞銅CuI白色沉淀和Cu(CN)配合物。 

生產(chǎn)方法/硫酸銅 

硫酸法 將銅粉在600～700℃下進(jìn)行焙燒,氧化成為氧化銅,再經(jīng)硫酸分解、澄清除去不溶雜質(zhì),經(jīng)冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、干燥,制得硫酸銅成品。其反應(yīng)式如下。
電解液回收法 廢電解液(含Cu50～60g/L,H2SO4180～200g/L)與經(jīng)焙燒處理的銅泥制成細(xì)銅粉進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)液分離沉降后清液經(jīng)冷卻結(jié)晶、分離、干燥,制得硫酸銅成品。

制備分解/硫酸銅 

制備步驟

2Cu+O2=△=2CuO 
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 
或Cu+2H2SO4（濃）=加熱=CuSO4+2H2O+SO2↑ 
或2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O

分解過(guò)程

無(wú)水硫酸銅加熱到923K時(shí)，分解成CuO
CuSO4==加熱==CuO+SO3↑ 
或者：2CuSO4==加熱==2CuO+2SO2↑+O2↑

失水過(guò)程

五水合硫酸銅晶體失水分三步 　　
兩個(gè)僅以配位鍵與銅離子結(jié)合的水分子最先失去，大致溫度為102攝氏度。 　　
兩個(gè)與銅離子 以配位鍵結(jié)合，并且與外部的一個(gè)水分子以氫鍵結(jié)合的水分子隨溫度升高而失去，大致溫度為113攝氏度。 　　
最外層水分子最難失去，因?yàn)樗臍湓优c周圍的硫酸根離子中的氧原子之間形成氫鍵，它的氧原子又和與銅離子配位的水分子的氫原子之間形成氫鍵，總體上構(gòu)成一種穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，因此破壞這個(gè)結(jié)構(gòu)需要較高能量。失去最外層水分子所需溫度大致為258攝氏度。 　　
差熱曲線分析：差熱曲線在185℃時(shí)出現(xiàn)顯著的吸熱谷。310℃時(shí)出現(xiàn)較小的吸熱谷，是由于脫水引起的。當(dāng)加熱至805℃和875℃時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)的吸熱谷是由于脫失硫酸根引起的。（注：實(shí)際操作時(shí)由于五水合硫酸銅 較易變質(zhì)，加上雜質(zhì)含量、儀器 準(zhǔn)確度等因素的干擾，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值的差距比較大。） 

應(yīng)用領(lǐng)域/硫酸銅 

【用途一】主要用作紡織品媒染劑、農(nóng)業(yè)殺蟲劑、水的殺菌劑、防腐劑，也用于鞣革、銅電鍍、選礦等。
【用途二】用作分析試劑、脫水劑和氣體干燥劑。
【用途三】銅是畜禽機(jī)體多種酶的組成部分。適量的銅離子濃度能激活胃蛋白酶，提高畜禽的消化機(jī)能，同時(shí)還參與造血過(guò)程，對(duì)保持體內(nèi)器官的形狀和組織的成熟具有特殊功能，可促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。對(duì)畜禽皮毛色質(zhì)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、繁殖機(jī)能都具有較大的影響。
【用途四】作食品強(qiáng)化劑。中國(guó)規(guī)定可用于乳制品，使用量為12～16mg/kg；在嬰幼兒食品中為7.5～10mg/kg；在飲液中為4～5mg/kg。^[2]

環(huán)境影響/硫酸銅 

健康危害

侵入途徑：吸入、食入。
健康危害：本品對(duì)胃腸道有刺激作用，誤服引起惡心、嘔吐、口內(nèi)有銅性味、胃燒灼感。嚴(yán)重者有腹絞痛、嘔血、黑便。可造成嚴(yán)重腎損害和溶血，出現(xiàn)黃疸、貧血、肝大、血紅蛋白尿、急性腎功能衰竭和尿毒癥。對(duì)眼和皮膚有刺激性。長(zhǎng)期接觸可發(fā)生接觸性皮炎和鼻、眼粘膜刺激并出現(xiàn)胃腸道癥狀。

毒理學(xué)資料

毒性：屬中等毒性。
急性毒性：LD50300mg/kg(大鼠經(jīng)口)；33mg/kg(小鼠腹腔)

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危險(xiǎn)特性：未有特殊的燃燒爆炸特性。受高熱分解產(chǎn)生有毒的硫化物煙氣。
燃燒(分解)產(chǎn)物：氧化硫、氧化銅。注意事項(xiàng)

操作注意

密閉操作，提供充分的局部排風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過(guò)專門的培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程操作。建議操作人員佩戴自吸過(guò)濾式防塵口罩，戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。避免產(chǎn)生粉塵。避免與酸類、堿類接觸。搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲(chǔ)存注意

儲(chǔ)存于陰涼、干燥、通風(fēng)良好的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。保持容器密封。應(yīng)與酸類、堿類、食用化學(xué)品分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。^[3]

應(yīng)急處理/硫酸銅 

泄漏處理

戴好防毒面具和手套。用大量水沖洗，經(jīng)稀釋的洗液放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏，收集回收或無(wú)害處理后廢棄。

防護(hù)措施

呼吸系統(tǒng)防護(hù)：作業(yè)工人應(yīng)該佩戴防塵口罩。
眼睛防護(hù)：可采用安全面罩。
防護(hù)服：穿工作服。
手防護(hù)：必要時(shí)戴防護(hù)手套。
其它：工作現(xiàn)場(chǎng)禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作后，淋浴更衣。注意個(gè)人清潔衛(wèi)生。實(shí)行就業(yè)前和定期的體檢。

急救措施

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用大量流動(dòng)清水徹底沖洗。
眼睛接觸：立即翻開(kāi)上下眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗。
吸入：迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。呼吸困難時(shí)給輸氧。呼吸停止時(shí)，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
食入：誤服者用0.1%亞鐵氰化鉀或硫代硫酸鈉洗胃。給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。
滅火方法：不燃。火場(chǎng)周圍可用的滅火介質(zhì)。
 

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