关于铜和浓硫酸反应的再探究

《关于铜和浓硫酸反应的再探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、关于铜和浓硫酸反应的再探究　　摘要：在做铜片和浓硫酸反应的课堂演示实验的过程中，总会出现铜片先变黑然后溶液黑浑的现象，而出现的浅蓝绿色溶液的时间又非常短暂。这不仅影响了对蓝色溶液的观察，而且干扰了学生对书本中该反应原理的理解。文章提出了以下几个问题：1.铜片表面一开始的黑色物质以及后来溶液中的黑浑物质到底是什么？能不能避免？2.能不能让学生在加热过程中始终都能看到明显的蓝色溶液？　　关键词：铜；浓硫酸；再探究；黑浑；蓝绿色；硫化铜；硫化亚铜　　文章编号：1008-0546（2013）10-0076-03中图分类号：

2、G633.8文献标识码：B　　一、问题的提出　　在高一化学中讲到浓硫酸的强氧化性时，我们会做铜片和浓硫酸反应的课堂演示实验。　　关于如何做该实验，《普通高中课程标准实验教科书?化学1（必修）》P92有如下叙述：“将一小块铜片放入试管中，然后加入2mL浓硫酸，用图示装置进行实验（将产生的气体通入盛有少量品红溶液的试管中，尾气用氢氧化钠溶液吸收），观察实验现象。”5该实验药品取量符合节约原则，并且做该实验时产生的气体量也能使约2mL的品红溶液褪色。但实验过程中总会出现铜片先变黑然后溶液黑浑的现象，实验过程中出现的浅蓝绿

3、色溶液的时间只有5到6秒钟，严重干扰了对蓝色溶液的观察。教师在讲实验原理时给出书本的方程式：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O，对于出现的黑混现象，教师也常常会补充：这是由于产生了副反应，具体过程不要求掌握。但这样的呈现和解释对学生而言就显得过于牵强了，因为铜片变黑以及出现黑浑的现象非常明显，反倒是加热过程中出现的浅蓝绿色非常短暂，即使静止后也只能得到非常浅的蓝绿色溶液，学生多数会认为出现的黑浑现象才是主反应，学生常常就这样带着疑惑结束了该知识点的学习。　　作为教师我们有责任去思考并弄清楚以下几

4、个问题：1.铜片表面一开始的黑色物质以及后来溶液中的黑浑物质到底是什么？能不能避免？2.能不能让学生在加热过程中始终都能看到明显的蓝色溶液？笔者拟从这两点出发做粗略探究，以期与同行交流讨论。　　二、黑色物质的探究　　已有的理论阐述：　　1.[1]铜和浓硫酸作用主反应为：（1）Cu+H2SO4（浓）CuO+SO2↑+H2O，（2）CuO+H2SO4（浓）CuSO4+H2O，上两式相加，总反应为：Cu+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+2H2O。但是伴随着主反应的进行，还有一系列的副反应发生：4Cu+SO2Cu2

5、S+2CuO，Cu2S+H2SO4（浓）Cu2SO4+H2S↑，H2S+H2SO4（浓）SO2+S+2H2O，S+2H2SO4（浓）2H2O+3SO2↑，Cu2SO4+2H2SO4（浓）2CuSO4+SO2↑+2H2O。　　2.[2]铜与浓硫酸在加热条件下反应时，常生成黑色沉淀，有时会影响到蓝色溶液的观察。这往往是由于铜过量或浓硫酸浓度不够造成的。除了教材上介绍的反应外，加热过程中往往还出现下列反应：5Cu+54H2SO4（浓）3CuSO4+Cu2S↓+4H2O，Cu2S+2H2SO4（浓）CuSO4+CuS↓+S

6、O2↑+2H2O，CuS+2H2SO4（浓）CuSO4+SO2↑+S↓+2H2O，由于Cu2S和CuS都是黑色，因而铜片表面和溶液中会产生黑色颗粒。　　从上述两类解释可知，对于出现的黑色物质的主要成分有一些分歧。笔者的验证思路：首先从质量守恒中元素种类不变的角度出发猜测黑色物质的可能范围，经查阅资料发现CuO、CuS、Cu2S、Cu2SO4的颜色均为灰黑色系列。其次分别查找这四种物质的性质，以期能找到区分它们的实验方法。下表物质性质经由网络化工引擎http：//www.chemyq.com/xz.htm和百度百科h

7、ttp：//baike.baidu.com/view/1339650.htm综合查得：　　由上表可见：先用水洗涤黑色固体看是否溶解就能轻易分辨出是否为Cu2SO4；如果不溶于水就用稀盐酸（加热）将CuO、CuS与Cu2S区分开来；如果溶解于稀盐酸（加热）则可通过实验过程中有无臭鸡蛋气味气体放出细分出CuO与CuS；如果不溶于稀盐酸（加热）则还可以通过浓氨水来辅助对Cu2S的确认。　　3.具体实验和结果汇总　　说明：以下实验所用小铜片约为0.6cm×0.5cm，约0.07g，中铜片约为1cm×1.1cm，约0.33g

8、，浓硫酸为新开封，稀盐酸为浓盐酸与水1∶2体积比配制，大试管容积约为45～50mL。。　　笔者为了排除实验中偶然因素的影响，多次重复了上述实验，所得现象基本相似。由此初步得出：黑色物质在不同阶段有不同的组成――铜片表面刚变黑时该黑色物质主要为CuS，而如果后期溶液中出现的大量黑浑物质主要是Cu2S。5　　三、实验改进的尝试　　从课堂演示实验的可见性和目的引导