有关镁与硫酸铜溶液反应的实验探究

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1、有关镁与硫酸铜溶液反应的实验探究广东仲元中学高一(2)班刘欢欢，高一（15）班陈丹，高一（20）班陈禹亨指导老师：曾国琼、董军问题的提出:某次在老师上课装试剂的篮子里找到了镁条，又看见瓶硫酸铜溶液，就想用镁条把硫酸铜里的铜置换出来吧。于是拧下一小段镁条，打磨后放进试管，加了4滴管的硫酸铜溶液，每条表面失去光泽，同时有黑色固体在其表面析出，又有大量气泡在镁条表面冒出，镁条悬浮在溶液中，周围溶液明显变浑浊，仔细观察使溶液浑浊的物质呈淡淡的蓝绿色，还有混有白色的絮状物质。轻轻扇动试管口上空气，没有闻到气味。触摸试管壁

2、，试管壁发热。镁和硫酸铜溶液反应，生成物有铜，则固体应显红色。看着试管里的黑色固体，想起用铁丝和硝酸银反应时，看见的固体也是黑色，老师解释：金属磨成很小的颗粒后颜色与块状的不一样。于是认为那黑色固体是铜。等反应过一段时间后，试管中果真出现红色固体。可反应生成的气体和那颜色奇怪的沉淀究竟是什么呢？沉淀与气体是偶然生成的，抑或是任意量镁条和任意浓度硫酸铜溶液的反应都会出现这种现象？生成的物质又是什么呢？有待研究……..猜想一：生成的气体为氢气 生成的气体会是什么呢？硫酸铜溶液中存在着大量的水分子，铜离子，硫酸根例子

3、，那么也就是说有H，O,Cu，S这4种元素，所以生成的气体可能为H2,O2，SO2，，但气体无味，可以排除掉SO2，反应后Cu是由原来的+2价降到了0价，Mg从原来的0价升到了+2价，假若生成的气体为O2，O是由-2价升为0价，则肯定有一种元素降低化合价，没可能是Cu2+，因为与Mg条反应的CuSO4溶液中就有大量的Cu2+存在，而Mg也不可能降价，所以生成的气体中没有O2，这样，派出了SO2和O2，生成气体很可能是H2。 实验验证猜想一：实验原理：利用氢气验纯时氢气发出的爆鸣声这一现象，来判断试管里的反应是否

4、有氢气生成。实验用品：酒精灯，试管，和“问题中提出的”CUSO4溶液，打磨过的镁条实验步骤，现象，记录：步骤现象一、拧下同样长度的镁条于试管中同样加入了滴管的CUSO4溶液，用大拇指用力按住试管口，过一会放到酒精灯苗附近，松开大拇指无明显现象。（气体收集得不够多）二、再用大拇指用力按住试管口，延长按住的时间，再把试管口移到酒精灯苗附近，松开大拇指隐约看到很淡的黄绿色火焰，但瞬间消失，耳边听到有刺耳的爆鸣声。结论：生成的气体为氢气。（图为我们在打算怎样来收集氢气，想找中等大小试管来做，可找不到配套的胶塞，用大试管

5、的话，收集氢气又会不纯且速度慢。）（图为我们想来想去终于决定的氢气验纯方法，看起来挺危险，三个人都不太敢尝试，有点怕死。）猜想二：附在镁条表面的蓝绿色混着少许白色的固体中含有CU元素。为什么会有这样的猜想呢？固体的颜色呈浅蓝绿色，在开始学习化学至现在，我们三个人都只见过一种固体是浅蓝绿色的，那就是铜锈--碱式硫酸铜，而这反映为Mg和硫酸铜反映，恰有Cu这元素，因而我们放胆认为这种浅蓝色固体中含有Cu元素，且这种浅蓝绿色固体应该和碱式硫酸铜有相似之处。实验验证猜想2：实验用品：试管，稀盐酸实验原理：因为碱式碳酸铜

6、能够溶解于酸，而我们认为反应生成浅蓝绿色固体应该和碱式硫酸铜有相似之处，所以想往反应后的镁条里加酸，看有无现象实验步骤，现象，记录步骤现象用镊子将“问题的提出”中的反应后的镁条取出观察往试管中加入稀盐酸镁条表面覆盖了大量的浅蓝绿色固体，其中还有点白和少量的黑色固体。镁条表面浅蓝绿色固体消失，露出有金属光泽的镁，且镁条表面冒出大量气泡，并有大量红色固体在试管底部析出。等反应完毕后，镁条完全溶解，溶液澄清透明呈淡淡的蓝色（有点近乎无色，但肉眼还是可以看到蓝色的）。结论：浅蓝绿色固体溶于稀盐酸中，从试管中析出许多单质

7、Cu中可得知这浅蓝绿色固体中含有铜这一元素，因为“问题的提出”中的反应后的镁条表面并没有太多的铜单质覆盖，而反应后却出现许多红色固体，是说明镁条表面覆盖的蓝绿色固体能溶解于酸形成含有二价铜离子的溶液，后而镁条将溶液中的铜给置换出来了，生成单质铜。疑问一：我们上述做的实验的结果是否具有普遍性？上述两个实验的硫酸铜溶液的浓度未知，镁条的量也是未知，反应生成的氢气和未知固体很有可能是镁条在上述的硫酸铜溶液（也就是在特定的浓度的硫酸铜溶液）才会生成的，也有可能是因为硫酸铜溶液少量镁条过量才生成（因为上述反应中硫酸铜溶液

8、在反应后溶液由蓝色变成近乎无色，），那么镁条和硫酸铜溶液的量都变不同，反应生成的物质会不会有所不同呢？？实验解决疑问一实验原理：用相同体积不同浓度的硫酸铜溶液分别和相同质量的镁条反应，用相同体积相同浓度的硫酸铜溶液和不同质量的镁条反应，然后通过比较，看出生成物是否有不同。（控制变量法）实验用品：烧杯、电子天平、量筒、玻璃棒、滴管、100ml容量瓶、50ml容量瓶、蒸馏水、硫酸铜粉末、药