铜与浓硫酸反应的实验探究(教师卷)

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1、铜与浓硫酸反应的实验探究（教师卷）一、探究冲动在学习《硫酸》一节中，涉及铜与浓硫酸的反应。在演示实验中出现一些问题及教材中未提及的现象。如：检验SO2时，品红溶液易倒吸；反应结束后，试管中除溶液变蓝以外，还产生白色、黑色固体物质。如何解决倒吸，试管中白色、黑色物质又是什么？学生希望能探其究竟。二、思维的火花针对以上问题，学生就如何解决倒吸及试管中产物检验做了一些设计。特别是试管中产物可能是什么？由于浓H2SO4可能过量，它又可吸水，白色固体可能是CuSO4，而黑色固体可能是Cu的其它氧化产物,具体是什

2、么？有待查阅资料，做出假设，再以实验论证。三、实验设计1、为解决倒吸问题，学生自然联想到制备氯化氢的尾气处理，并由此推广。设计思路一：以倒置漏斗放于吸收液面，恰与之接触。既可增大接触面，又可防倒吸。（如图一）设计思路二：使导管恰与吸收液接触，不伸入其中。（如图二）图一图二图三设计思路三：在发生装置与吸收装置之间添加一根试管，即可避免直接倒吸。（如图三）2、检验白色固体设计思路：可取少量固体沉淀物，加水，观察其颜色变化。说明Cu2+存在。再用盐酸酸化的Ba2+检验SO42—存在。3、检验黑色固体设计思路

3、：由于浓H2SO4与Cu反应，可能还会生成Cu2O、CuS，检验CuS，根据CuS要与浓HNO3反应生成红棕色NO2气体，即可检验。而Cu2O遇浓氨水变深蓝色即可检验。四、实验探究学生分组，针对三种情况分组进行。查阅资料，设计实验，观察现象，得出结论：第一组：改进实验装置，防止品红溶液倒吸设计思想：尽量使品红少倒吸，甚至于不倒吸，可用干燥管代替普通导管，让品红溶液在导管中下部停留。实验仪器：铁架台，酒精灯，试管，橡胶塞（单孔），胶皮导管,干燥管（防倒吸装置使用如图第4组）试剂药品：铜片，浓H2SO4

4、（98％），品红溶液步骤现象原理①检查气密性②拼接装置，将2-3ml浓H2SO4倒入试管，放入Cu片③酒精灯加热至完全反应浓H2SO4的无色溶液变绿，Cu片失去光泽变黑。Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑品红溶液渐渐由红色变为无色。SO2与品红溶液中溶质反应生成无色不稳定化合物④移开酒精灯品红溶液渐渐倒吸，至玻璃球中下部停止反应试管中压强小于品红溶液和压强，溶液被压入玻璃管其它设计：12345第二组：白色固体检验设计思想：白色固体可能是CuSO4，取反应沉淀加水以验证。实验仪器：

5、铁架台，大试管，单孔橡皮塞，导管，烧杯实验试剂：蒸馏水实验步骤现象原理取Cu与浓H2SO4反应后剩余的固体加水溶液变蓝CuSO4＋5H2O＝CuSO4·5H2O第三组：黑色固体检验设计思想：经分析黑色沉淀可能为Cu2O和CuS，通过反应验证。实验仪器：铁架台，大试管，单孔橡皮塞，导管，烧杯实验试剂：药品，铜片，浓硫酸，浓硝酸，浓氨水实验步骤现象原理①加热铜片至完全反应，加水溶解CuSO4，滤出沉淀②将沉淀分为两部分③向盛有一部分该沉淀的试管滴加浓HNO3产生红棕色气体硫化铜遇浓HNO3反应生成NO2

6、CuS+10HNO3(浓)=Cu(NO3)2+H2SO4+8NO2+4H2O④向一盛有另一部分沉淀的试管滴加浓氨炎溶液变为深蓝氧化亚铜遇浓氨水溶液变深蓝五、实验结论：1、第一组实验中防倒吸装置还可不断增加、完善。2、第二组实验中黑色沉淀成分复杂，在此只作了初步假设、验证。还有待进一步探讨。实验过程中黑色沉淀的量较少，要注意收集。3、对于一、二、三组实验可全体学生分组进行；也可全体学生每次研究一个问题，教师可适时安排。4、可能学生会提出浓H2SO4除与Cu反应，能否与其它金属反应？特别是与活泼金属反应时

7、，会产生氢气吗？对于这些问题可引导学生进一步探讨。六、实验拓展1、向50mL18mol·L—1H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量（）A、小于0.45molB、等于0.45molC、在0.45mol和0.9mol之间D、大于0.45mol2、某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：(1)在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是。(2)在试管中注入无色溶液，加热试管，溶液变

8、为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是。七、信息链接：1、人民教育出版社高一教材《硫酸》2、人民教育出版社《全日制普通高级中学（必修）化学第一册教师用书》铜与硫酸在加热条件下发生反应时，常产生黑色沉淀，有时会影响蓝色溶液的观察。这往往是由于铜过量或硫酸浓度不够造成的，除了教材上介绍的反应外，加热过程中往往发生下列反应：5Cu+H2SO4(浓)3CuSO4+Cu2S↓+4H2OCu2S+2H2SO4(浓)CuSO4+C