离子交换树脂去除铜离子-离子交换树脂去除率
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1、铜餐具生铜绿怎么办?
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取一束多股电线中的全新细铜丝,用坩埚钳夹好,放在酒精灯外焰中加热,可见火焰颜色变化不明显。
再取同样一束全新细铜丝,用坩埚钳夹好,用手指在细铜丝表面擦抹几次,再放到同样的酒精灯外焰中加热,往往可见火焰明显变成绿色。
皮肤表面的汗液中含有氯化钠,即食盐,电离出的Cl-离子与铜丝表面接触后,就会使得铜丝明显出现绿色的焰色反应。
焰色反应需要元素被加热到足够的温度,在火焰中形成含有元素离子的“离子气体”(即等离子体),才能在电子的能级跃迁过程中放出光子,看到特定焰色。
锂、钠、钾等轻元素,特别是碱金属元素,在较低温度下就容易在火焰中形成等离子体,因此焰色反应效果明显,只需铂丝蘸少量稀盐溶液放在酒精灯外焰中灼烧就能看到明显的焰色反应效果,金属燃烧时的焰色反应效果也非常明显,因为活泼碱金属的外层电子极易失去生成离子,进而形成等离子体。
但对于铜这样的重元素,加之又是不活泼元素,熔点又较高,单质铜放在酒精灯外焰温度的火焰中加热,温度不够高,很难在火焰中形成含有足量铜离子的等离子体,因此往往看不到铜的焰色反应效果,但如果单质铜在足够的温度中加热,还是能看到焰色的,例如铜导线在弧光放电(温度极高)中往往能看到明显的绿色电弧。
如果铜表面接触微量的Cl-,则情况就发生了变化,铜表面往往有少量的氧化铜,接触Cl-后因为离子交换作用,会生成微量的CuCl2,CuCl2是低沸点的共价化合物,在较低温度火焰中就容易蒸发,在火焰中电离出CuCl 、Cu2 等离子,出现明显的焰色反应效果。
Cu2 离子的焰色一般认为是绿色(翠绿色),硫酸铜溶液蘸在铂丝上灼烧,焰色反应是翠绿色的。但火焰中CuCl 离子发出的焰色却更接近蓝色,可以通过一个实验来证明:
在一只较大的集气瓶或者锥形瓶中,放入少量高锰酸钾(0.1g已经足够),加入2ml左右浓盐酸,使得集气瓶中有较低浓度的氯气(不必明显看到黄绿色),取一束细铜丝用坩埚钳夹好,在酒精灯外焰上灼热到红热后,立即放入集气瓶中,此时可见铜丝表面有棕色的烟冒出(无水CuCl2),取出细铜丝,放在酒精灯外焰中重新加热,附着有CuCl2的细铜丝在酒精灯外焰中呈现美丽的蓝绿色焰色反应,火焰外层带绿色,中心以明亮的蓝色为主,这种蓝色就是CuCl 离子的焰色。
CuCl 离子蓝色焰色的一个典型应用实例是烟火发光剂,在烟火发光剂中,如果氧化剂使用了KClO4或者KClO3,则发光剂燃烧时生成KCl和Cl-离子,在发光剂中加入铜盐,Cu2 与Cl-离子结合得到CuCl ,就会出现明显的蓝色,因此铜盐,例如碱式碳酸铜,在烟火发光剂中是蓝色发光药剂,而不是绿色发光药剂,烟火发光剂中的绿色发光药剂只能使用钡盐。
有机化学中鉴别卤代烃的一种方法,就是将卤代烃蘸于洁净铜丝上,在火焰中灼烧,如果出现蓝绿色火焰则证明有卤素存在,原理是类似的。
锶盐在火焰中灼烧发出红光,但要得到鲜艳的红光,作为红色报警或者求救信号,也要求有SrCl 离子的存在才会有较好的效果,因此红色火焰信号用烟火剂,单用硝酸锶Sr(NO3)2作为氧化剂是不够的,必须加入KClO4(用KClO3不安全),才能得到鲜艳红光的火焰信号,例如铁路用信号火炬,点燃后能发出鲜艳明亮的红光,持续燃烧数十秒钟,指示司机紧急停车,这种信号火炬的药剂配方主要成分是KClO4、Sr(NO3)2、木炭、硫磺、氯化石蜡(或者聚氯乙烯树脂)等,其中氯化石蜡或者聚氯乙烯树脂一方面起到燃速控制的作用,另一方面也能提供足够的Cl-以生成足量的SrCl 离子,保证红光的鲜艳明亮程度。
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