铜和浓硫酸反应的演示改进设计

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1、铜和浓硫酸反应的演示实验改进设计                                                                                                                                                            丹阳市吕叔湘中学    吴振华 实验设计思路：   苏教版化学1专题4第一单元中铜和浓硫酸共热反应的实验（P92观察与思考中实验3），这个实验应该让学生通过观察到的实验现象来理解三步反应的

2、原理以及二氧化硫的性质：  但书上装置实验很容易出现三种情况，以至难以观察到准确、鲜明的实验现象，因而影响到对反应原理的理解。第一种情况：将铜片与浓硫酸共热，得到的是黑糊糊的悬浊液而不是蓝色溶液。出现这种情况是因为没有掌握好铜和浓硫酸的物质的量之比。   本实验中铜和浓硫酸共热实际分三步进行：  其中第一步：浓硫酸首先将Cu氧化为CuO，本身被还原为SO2，表现出浓硫酸的强氧化性。第二步：生成的CuO与余下的硫酸反应生成CuSO4，表现出浓硫酸的酸性。当n(Cu)：n(H2SO4)≤1：2时，以上两步反应均可完成：当n(Cu)

3、：n(H2SO4)＞1：2时，第一步反应完成而第二步反应却不完全，因为有CuO存在而得不到蓝色溶液，得到的是黑色悬浊液。若将此热的悬浊液加入水中很可能有硫酸溅出发生危险。第二种情况：当浓硫酸浓度低于5：1时与铜片共热，能看到红色铜片变黑，然后液体变蓝（不用加水）。但是学生观察不到无水硫酸铜的生成，因此得到的蓝色溶液是水合硫酸铜，这一点学生不一定很清楚。第三种情况：实验虽对SO2进行了吸收，但实验过程中还是有SO2逸出，另外在将试管中残液倒出进行以上第三步反应实验时，装置中残留的SO2都容易第对学生产生伤害。为避免以上三种情况，

4、对此提出以下改进意见：1．将书上实验装置进行了改进（见后面装置图三）。2．将铜片改为铜丝（用废电线绕5~6螺旋且留有长把）。3．将铜丝与浓硫酸共热，铜丝变黑并有白色沉淀生成，再加热3分钟左右，将铜丝从浓硫酸中取出，冷却后将上部液体倾去，可以清晰地看到试管有白色固体（图一），然后向试管中加少量水，白色沉淀消失生成澄清的蓝色溶液（图二），不会有酸液溅出，因此比较完全。4．实验过程中可以进行SO2的性质实验。实验目的：1． 认识铜与浓硫酸反应的原理；2． 认识浓硫酸的氧化性、吸水性；3． 认识二氧化硫的化学性质；4． 认识有害气体的

5、处理，培养环境保护意识；5． 培养实验的优化设计能力。 实验用品：   仪器：酒精灯、试管、导管、橡皮塞、烧杯、气唧   药品：铜丝、浓硫酸、溴水、酸性高锰酸钾溶液、石蕊试剂、品红溶液、氢氧化钠溶液 实验过程：1． 如图（图三）装好实验仪器并检查装置的气密性； 2． 加入浓硫酸和碎瓷片，加热浓硫酸后，插入铜丝，铜丝表面变黑（图二中或图四）；3． 继续加热有白色固体出现，石蕊试剂变红且不褪色，品红溶液褪色（图四）。              4． 将三通导管插入装有溴水或酸性高锰酸钾溶液的试管中，打开止水夹，溶液褪色。5． 关闭

6、止水夹，停止加热，拔出铜丝；6． 对褪色的品红溶液加热，又恢复红色（图五）；                           7． 挤压气唧，将装置中的二氧化硫排出并吸收,同时可以防止产生倒吸；8． 将铜与浓硫酸反应后的上部溶液倒出后，可以清晰地看到试管有白色固体（图一），向试管中加入适量水，溶液呈蓝色（图二）。 实验优点及注意事项：1、 力求揭示反应的本质，使实验现象明显，操作方便。2、 可清楚地观察到表现浓硫酸强氧化性的阶段，表现浓硫酸酸性和吸水性的阶段及表现无水硫酸铜水合的阶段。有助于加深对反应原理的理解。3、 容易

7、控制反应进程（当生成足够氧化铜后，可将铜丝从酸中及时取出，保证第二步反应进行完全）。4、 同时可以验证二氧化硫的性质（还原性、漂白性等）。5、 整个装置为封闭系统能有效地防止二氧化硫对环境的污染，比较安全，培养环境保护意识。6、 实验结束后螺旋状铜丝的外层有一层黑色CuO，可在酒精灯上灼烧后迅速将铜丝放入无水酒精中，CuO被还原成Cu，减少铜丝的损耗且可继续使用。注：用铜丝绕成5~6匝螺旋与浓硫酸（浓度≥9：1）共热效果最好。当6:1<硫酸浓度<9:1时加热时铜丝变黑，有黑褐色物质生成，取出

8、铜丝，继续加热液体，不用加水，溶液变为蓝色，试管底部有白色沉淀。（按所用硫酸浓度从小到大的顺序沉淀依次增多）。