对配制CuSO4溶液的理性思考

读者注意，对于怎样配制CuSO4溶液，不可以认为是小题大做，更不可以认为这是一个没有疑问的问题。
　　
　　在讲“盐类的水解”时，教师总是特别强调：在配制CuSO4溶液时，由于CuSO4是强酸弱碱所生成的盐，可以水解生成难溶的Cu(OH)2：
　　
　　Cu2++2H2O=Cu(OH)2+2H+
　　
　　致使溶液浑浊，得不到澄清的CuSO4溶液。因此，在配制CuSO4溶液时，应当加入少量的硫酸，以抑制Cu2+的水解。
　　
　　但是，实验事实并不完全是这样。请看下面的事实。
　　
　　实验1。取6个容积约为35mL～40mL的中型试管，每个试管都注入30mL自来水，分别滴入不同滴数的饱和CuSO4溶液，并将观察到的现象记录于表1。
　　
　　表1
　　
　　实验表明，溶液越稀，越容易浑浊；溶液越浓，越不容易浑浊(越澄清)。
　　
　　实验2。在浑浊的第1、第2号试管中，不仅加1滴稀H2SO4溶液会变得澄清，而多加几滴CuSO4溶液，这浑浊的CuSO4溶液也会变得澄清。因此，我们有理由得出这样的认识，要配制澄清的CuSO4溶液，完全可以用CuSO4溶液来代替稀H2SO4；或者说，在CuSO4溶液中加入稀H2SO4不是配制澄清CuSO4溶液的必要条件。
　　
　　实验3。把实验1各试管放置数小时(或过夜)1号、2号、3号试管底均有浅绿色沉淀。当把沉淀加热时，即使是长时间加热，都观察不到有Cu(OH)2受热分解变黑的现象。这表明那浅绿色的沉淀不是Cu(OH)2。
　　
　　实验4。也像实验1那样取几个试管，各管都加入同体积(如30mL)的蒸馏水，再分别滴入不同滴数的饱和CuSO4溶液后观察：无论滴入的CuSO4的量是多是少，置放时间是长是短，都没有浑浊现象产生，更没有沉淀生成。这表明配制CuSO4溶液应该用蒸馏水，不宜用自来水。
　　
　　实验5。如果把用自来水配制的浑浊的稀CuSO4溶液过滤，把滤液再用于配CuSO4溶液，就不会再出现浑浊现象。
　　
　　根据以上实验事实，我们有必要对已有的理论和实验作出如下的修正：
　　
　　CuSO4溶于水一定会发生水解反应。但是CuSO4溶液的浑浊，不是因为水解生成的Cu(OH)2引起的，而是CuSO4与水反应生成Cu2(OH)2SO4的胶体物质：
　　
　　2Cu2++SO42-+2H2O=Cu2(OH)2SO4+2H+
　　
　　这种胶体物质被自来水中的硬性物质(Ca2+，Mg2+)凝聚导致CuSO4溶液浑浊；这种凝聚的Cu2(OH)2SO4与Cu(OH)2的最大区别就是它对热有很高的稳定性，即使是固体，一般的加热都不会分解。这一点是跟Cu(OH)2迥然不同的。
　　
　　理论上有了这样的认识，在实际操作中我们就会找到消除使Cu2(OH)2SO4凝聚的措施：在配制CuSO4溶液时：①把用自来水，改成用蒸馏水；②把用外加H2SO4，改成提高CuSO4溶液浓度，即加入较多的CuSO4来提高溶液的酸度。
　　
　　以上配制澄清CuSO4溶液的原理和方法，原则上也适用于配制FeCl3溶液。
　　
　　笔者认为，在我们的历史文化传统里，人们普遍有这样的一种潜意识，认为权威和被权威所认定的大纲、教材上的东西都是无可挑剔的，尽善尽美的，亘古不变的真理，对它们的进一步研究很少有人去问津。这就是美籍华裔物理学家，诺贝尔奖金获得者丁肇中教授所说的：在基础科学研究里有突破性进展的事总不是常有的。事实上许多东西在它开初形成的时候，人们对它的认识总是比较肤浅，比较皮毛的，更深刻、更本质的东西不一定都被显现出来，随着科技的进步，人们认识事物的手段和方法总是不断更新的，被我们认识的事物的更深刻更本质的东西就会不断显露出来。
　　
　　人们的认识就是这样逐步逼近真理的。或者说，尽管我们现在还没有发现真理，但是我可以肯定地说，我们今天的认识比昨天的认识更加接近真理了。这就是笔者对我们提出的问题的探究方法和理性思考。
　　
　　文章来源：《教学仪器与实验》