硫酸铜与氢氧化钠溶液反应条件探究

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1、硫酸铜与氢氧化钠溶液反应条件探究摘要：探究了影响硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序，最终总结出硫酸铜和氢氧化钠溶液反应的适宜实验条件。同时分析讨论了探究过程中出现的意外现象。　　关键词：硫酸铜与氢氧化钠溶液的反应；实验条件探究；化学实验教学　　：1005–6629（2014）2–0049–02中图分类号：G633.8文献标识码：B　　人教版九年级化学教材中有这样一个实验[1]：2mL氢氧化钠溶液中滴加硫酸铜溶液，观察现象；再用酒精灯加热，观察现象。这个实验似乎很简单，实验预期现象为产生蓝色絮状氢氧化铜沉淀，加热后氢氧化铜分解生成黑色氧

2、化铜。但从文献[2～4]中发现，硫酸铜和氢氧化钠的用量不同，发生的反应不同，通常有三种情况：　　教材中设定该实验的目的是让学生掌握基本的实验操作，学会观察、记录实验现象，初中阶段实验教学中应避免（1）、（3）两种复杂情况的出现。而教材中并无对反应物质量分数的规定，导致硫酸铜和氢氧化钠的用量不确定。中学实验中硫酸铜溶液的质量分数通常为2%，因此固定硫酸铜溶液的质量分数为2%，通过改变影响实验的两个主要因素：氢氧化钠的质量分数、反应物的滴加顺序来探究实验的适宜条件，以期为教师实验教学提供参考。　　1实验内容　　（1）配制2%的硫酸铜溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氢

3、氧化钠溶液。　　（2）A组：取10支试管编号①～⑩，分别装2mL2%的氢氧化钠溶液，再依次滴入2%的硫酸铜溶液1～10滴，从滴加瞬间、振荡、静置、水浴加热四个时刻观察并记录实验现象。　　B组：将A组试剂反滴，即向10支装有2mL2%的硫酸铜溶液试管中依次滴加1～10滴2%氢氧化钠溶液。　　（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氢氧化钠溶液，重复第（2）步操作。　　2实验结果及讨论　　2.1氢氧化钠溶液中滴加2%的硫酸铜溶液　　从表1看出，2%～4%的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氢氧化钠溶液中滴加3～10滴2%的硫酸

4、铜溶液都生成Cu（OH）2沉淀。实验时滴加1～2滴硫酸铜溶液，生成的蓝色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。　　此外，在A组实验中还出现两个意外现象，下面针对这两个现象展开讨论：　　（1）在2mL2%氢氧化钠溶液中滴加2～5滴2%硫酸铜溶液，振荡静置后出现少量绿色沉淀。另外，笔者做过4mL0.5mol/L氢氧化钠分别和3.0、3.5、4.0、4.5mL0.5mol/L硫酸铜溶液（质量分数：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振荡静置的实验，出现蓝色絮状、浅蓝色、绿色三种沉淀。在此出现的绿色沉淀是何物质，推测有以下两种情况：①氢氧化铜与溶解在溶液中的二氧化碳生成

5、绿色的碱式碳酸铜沉淀；②碱式硫酸铜属于碱式盐，通式为Cux（OH）ySO4·nH2O，绿色沉淀可能是碱式硫酸铜的一种。　　（2）在2mL20%氢氧化钠溶液中滴加2%硫酸铜溶液，未振荡，上层生成蓝色絮状沉淀，中层形成亮蓝色环，下层是未参与反应的无色氢氧化钠的溶液。氢氧化钠溶液浓度高、黏度大，硫酸铜溶液滴入后与上层氢氧化钠生成蓝色Cu（OH）2絮状沉淀，沉淀逐步向下扩散与中层高浓度的氢氧化钠生成亮蓝色Na2[Cu（OH）4]溶液。理论上推测，再滴加适量的硫酸铜溶液使上层硫酸铜过量，静置一段时间，上层会出现浅蓝色的Cu4（OH）6SO4沉淀层，从而在一个试管中依次呈现浅蓝色、蓝色、

6、亮蓝色三个色层，让学生形象直观地看出氢氧化钠与硫酸铜能发生三种反应，因而此实验具有进一步挖掘的价值。　　2.22%的硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液　　从表2看出，2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴20%氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸铜溶液中滴加3～10滴6%～20%的氢氧化钠溶液都生成Cu（OH）2沉淀。　　此外，在2mL的2%的硫酸铜溶液中滴加4%的氢氧化钠溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而碱式硫酸铜水浴加热不分解；滴加6滴，生成较多的Cu（OH）2沉淀和较少的浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，加热后生成

7、的黑色的CuO较多，不分解的浅蓝色的碱式硫酸铜较少，较多黑色和较少浅蓝色综合呈灰黑色。在2mL2%的硫酸铜溶液中滴加2%的氢氧化钠溶液10滴，加热后也呈灰黑色，表明有少量浅蓝色的碱式硫酸铜未分解。　　3实验结论　　综上所述，得出如下结论：　　（1）2mL的氢氧化钠溶液中滴加1～10滴2%的硫酸铜溶液，都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠溶液的质量分数应为2%～4%；3～10滴都只生成蓝色Cu（OH）2沉淀，氢氧化钠的质量分数应为2%～8%。　　（2）2mL2%的硫酸铜溶液中滴加1～10滴氢氧化钠溶液