化学实验的四个“异常”现象及问题成因分析

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1、化学实验的四个“异常”现象及问题成因分析　　【关键词】化学实验异常现象成因分析　　【中图分类号】G【文献标识码】A　　【文章编号】0450-9889（2013）08B-0065-02　　化学是一门以实验为基础的自然学科。人教版初中化学教材（下同）中的许多实验不仅能很好地让学生掌握基本的实验操作技能，而且通过实验能很好地说明一些概念、原理，体现反应的规律，能极大地激发学生的兴趣，增强学生的动手能力。实验中学生如实记录实验现象是不可缺少的一个重要环节，对于在实验中出现的“异常”现象，我们不能忽略而不加以探究。下面笔者列举学生或老师在实验中常遇到的“异常”现象，并对这些“异常”现象及问题产

2、生的原因进行分析，提出自己的看法或建议。　　现象一：对硫酸铜与氢氧化钠反应产物加热至沸，沉淀不会变黑。　　[成因分析]向2ml氢氧化钠溶液滴几滴硫酸铜溶液，此时有三种情况：①氢氧化钠溶液过量；②氢氧化钠与硫酸铜恰好完全反应；③硫酸铜过量。　　若氢氧化钠过量，可得产物为蓝色絮状的氢氧化铜沉淀，加热后成黑色的氧化铜沉淀；若氢氧化钠恰好与硫酸铜完全反应，可得产物为蓝色絮状沉淀，久置后上层清液无色，即生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，加热后生成黑色氧化铜沉淀；若硫酸铜过量，则会发生反应：4CuSO4+6NaOH　　=Cu4（OH）6SO4↓+3Na2SO4，该反应生成的是溶解度极小的绿色的碱式硫酸铜

3、，该碱式硫酸铜也可写成CuSO4?3Cu（OH）2，对碱式硫酸铜加热煮沸是没有任何变化的，所以对沉淀加热至沸时沉淀不会变黑。　　因此，正确的做法是将稀的硫酸铜溶液滴加到稍过量的稀氢氧化钠溶液中，只要注意溶液的溶质质量分数和滴加的量，就可看到预料中的现象了。　　现象二：硫酸铜与碳酸钠混合后有蓝色沉淀生成，该沉淀是碳酸铜吗？　　[成因分析]实际上，碳酸铜在水中是不存在的，目前尚未制出纯净的碳酸铜。原因是：碳酸钠和硫酸铜溶液接触后进行了双水解。碳酸钠是强碱弱酸盐，硫酸铜是强酸弱碱盐。碳酸钠溶液里是碳酸根水解，产生的是OH-和HCO3-，而硫酸铜溶液，是Cu2+水解，产生H+和氢氧化铜胶体，

4、两溶液混合，则由于发生的中和作用，使溶液中的[CO3][2-]和Cu2+的水解程度得到大大提高，这样氢氧化铜就聚集成沉淀，而HCO3-与H+结合成H2CO3，再分解成CO2气体，所以生成沉淀的同时也有气泡产生。总的方程式为：2CuSO4+2Na2CO3+　　H2O=Cu2（OH）2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑，所以在溶液中，不存在碳酸铜，而是以氢氧化铜为主，以及少量的碱式碳酸铜的形式存在。　　由于这里涉及水解的知识，对于初中学生来说，不宜进行深入拓展。因此，笔者建议：在解释此类现象时宜采取个别提问、个别解释的做法。　　现象三：往氢氧化钠溶液滴入酚酞溶液变成红色后，一会儿，红色变

5、浅甚至消失。　　[成因分析]要弄明白产生这种异常现象的原因，我们先得从酚酞指示剂的变色原理说起。酚酞是一种弱有机酸，它的变色范围是pH为8.0～10.0，酚酞的结构在pH>8及pH<8的环境下会发生改变。在酸性溶液中，H+浓度较高时，形成无色分子，随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大，酚酞结构发生改变，并进一步电离成红色离子。当pH为8.0～10.0时呈现红色醌式或醌式酸盐，但在碱性介质中很不稳定，当遇到较浓的碱液，它的结构又会转化成无色的羧酸盐式。所以当在较高浓度的氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，开始由于酚酞试剂没有马上扩散，酚酞局部浓度较高，局部显现红色；当酚酞溶液扩散后，氢氧

6、化钠浓度偏高，酚酞溶液又变为无色。　　因此，做氢氧化钠溶液使酚酞显色实验时，要用稀的氢氧化钠溶液，溶质质量分数不超过24%。　　现象四：紫色石蕊溶液遇到氢氧化钠等碱性溶液变蓝色，但该现象很不明显。　　[成因分析]石蕊的主要成分为石蕊精（又名石蕊素）和红石蕊精的碱金属化合物，还有生物碱、红粉苔酸、苔红素等，再从地衣中得到蓝色着色剂。由于石蕊试剂中红色素杂质的干扰，使颜色偏紫，现象不明显。　　做法是这样的：取1g石蕊颗粒，研碎转移至100mL烧杯内，加入50mL95%的乙醇溶液，边加热边搅拌，刚沸腾时停止加热，趁热过滤得到滤渣，这样乙醇溶解了部分杂质，进而消除部分干扰。取该滤渣于烧杯中，

7、加入100mL水搅拌过滤，所得滤液为蓝紫色，用pH试纸测得pH=9（说明市售石蕊中含有碱性杂质，干扰了石蕊的变色反应），这时取0.2g无水乙酸于烧杯中，加入50mL水配成稀乙酸，向该pH为9的滤液滴加稀乙酸，边滴边搅拌，调至pH=6时即可。用这些调成弱酸性的石蕊溶液滴到稀HCl中，呈明显红色，滴到水中显紫色，滴到稀NaOH溶液中呈明显蓝色，从试管口俯视现象更明显。　　因此，在教学中，笔者建议：先把市售的石蕊经上述处理，然后再做实验，就不会有异常现象发生了。