在化学实验中，定量分析是研究物质组成的重要手段。胆矾（化学式为CuSO₄·5H₂O）是一种常见的含铜化合物，广泛应用于工业、农业及实验室中。为了准确了解胆矾中硫酸铜的含量，可以通过一系列实验方法进行测定。本实验旨在通过沉淀法或滴定法，测定胆矾样品中硫酸铜的质量百分比。
一、实验原理
本实验采用的是沉淀法来测定胆矾中的硫酸铜含量。其基本原理是利用硫酸铜与过量的氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化铜沉淀。该反应的化学方程式如下：
$$
\text{CuSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2 \downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4
$$
生成的氢氧化铜沉淀经过过滤、洗涤、干燥后称重，根据沉淀质量计算出原样品中硫酸铜的含量。
二、实验器材与试剂
- 仪器：电子天平、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸、烘箱、干燥器
- 试剂：胆矾样品、氢氧化钠溶液（0.1 mol/L）、蒸馏水、稀盐酸（用于洗涤沉淀）
三、实验步骤
1. 样品准备
准确称取一定量的胆矾样品（如0.5 g），置于烧杯中，加入适量蒸馏水使其完全溶解。
2. 沉淀反应
向溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，直至不再产生新的沉淀为止。此时溶液中应仅有氢氧化铜沉淀生成。
3. 过滤与洗涤
将生成的沉淀通过过滤装置分离，用少量蒸馏水反复洗涤沉淀，以去除残留的杂质离子。
4. 干燥与称量
将洗净的沉淀置于烘箱中，在105℃下烘干至恒重，然后放入干燥器中冷却至室温，使用电子天平称量沉淀质量。
5. 数据处理
根据氢氧化铜沉淀的质量，结合化学计量关系计算出原始样品中硫酸铜的含量。
四、数据计算
已知氢氧化铜的摩尔质量为97.56 g/mol，而硫酸铜的摩尔质量为159.61 g/mol。假设测得氢氧化铜沉淀的质量为m克，则：
$$
n(\text{Cu(OH)}_2) = \frac{m}{97.56}
$$
由于1 mol CuSO₄ 生成 1 mol Cu(OH)₂，因此：
$$
n(\text{CuSO}_4) = n(\text{Cu(OH)}_2)
$$
最终，胆矾中硫酸铜的质量分数可表示为：
$$
\text{质量分数} = \frac{n(\text{CuSO}_4) \times M(\text{CuSO}_4)}{m_{\text{样品}}} \times 100\%
$$
五、注意事项
- 实验过程中应控制氢氧化钠的加入量，避免过量导致其他副反应。
- 沉淀洗涤需彻底，防止杂质影响测定结果。
- 称量时应确保样品和沉淀均达到恒重，提高实验精度。
六、实验结论
通过本实验，可以较为准确地测定胆矾样品中硫酸铜的含量。实验结果不仅有助于理解胆矾的组成，也为实际应用中相关物质的检测提供了参考依据。
总结：本实验通过沉淀法对胆矾中硫酸铜的含量进行了测定，操作流程清晰、数据可靠，具有较强的实用性和教学价值。
