关于铜与浓硫酸反应的实验设计的商榷.doc

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1、关于铜与浓硫酸反应的实验设计的商榷又快到学习浓硫酸的性质这一课了，做铜与浓硫酸反应的实验，如果完全按课本要求来做，生成硫酸铜的实验现象往往并不明显，这个问题让我们纠结了许多年，近几年来，结合同事以及自己的经验，通过做大量的实验，发现课本上原实验设计有两点误导之处：第一点是铜的用量习惯地取多了，这显然是基于反应物的量越多，生成的产物越多的习惯性思维；第二点是取冷却后的反应混合液进行稀释，这同样也是基于先入为主的习惯思维，认为生成的硫酸铜一定都溶在反应混合液中了。正是这两个习惯性的思维做出的操作，才

2、导致了实验效果不佳。上述判断，通过做以下的实验和合理推论就可以得到证实：实验一：取三份质量各约0.5克的研细的五水硫酸铜晶体，分别盛在三支试管中，并分别加入各约2毫升的，浓度分别为98.3％、88％、79.5％的硫酸溶液，充分振荡并放置几分钟后，观察发现，硫酸溶液的颜色几乎都还是无色的，蓝色胆矾晶体变白。这说明在常温常压下，硫酸铜在浓度为80％或80％以上的硫酸中的溶解度肯定并不大！取反应后的混合液进行稀释没有道理。可能有人会认为反应后得到的溶液中，硫酸的浓度是很低的，其实呢，就以要生成0.5克

3、五水硫酸铜为例，只需0.128克铜参与反应就够了，此时剩余硫酸的浓度经过粗略估算，应在90％左右，这个结果是以取2毫升质量分数为98.3％的浓硫酸与铜反应为前提，且反应前后体积和质量变化忽略而得到的。如果对实验一中的三支试管分别加热，还可以发现硫酸层由无色变成了浅蓝色或者说浅蓝绿色，试管底部仍然残留大部分细粒状白色晶体，这说明加热可增大硫酸铜在硫酸中的溶解度，同时也给我们另一个重要启示，即只要反应混合液在加热时呈现明显浅蓝色或者试管底部有白色晶体出现，就说明有硫酸铜生成了，不一定要得到蓝色溶液才

4、罢休！若硬要这样要求，也应该取反应生成的固体来用水溶解才更有道理！这里，通过补做0.0173克胆矾溶于2毫升的88％的硫酸中，结果胆矾并末完全溶解的实验得以证实，因为这个数据说明占总质量为0.5克胆矾质量的95％以上的胆矾并末溶于硫酸中，而仅仅是失水而已！实验二：取三根质量各为0.1克表面用砂纸打磨光亮的细铜丝，分别盛在三支试管中，各加入2毫升的，浓度分别为98.3％、88％、79.5％的浓硫酸溶液，塞上带135°玻璃弯管的单孔塞，并将导管一端用橡胶管连接后，再与另一根90°的带单孔塞的玻璃弯管

5、相连，而单孔塞与U型管一端连好，U型管中盛有约3至4毫升的很稀的品红试液，品红试液刚好将反应部分的空间与空气进行液封隔离，固定好整套装置，检漏后加热试管，开始实验。一分半钟左右，最大浓度的一支试管中，出现铜丝表面变黑并有大量无色气泡产生，而且形成大量白雾，溶液颜色逐渐变成浅蓝绿色，有少量白色沉淀生成，停止加热后，随着溶液温度下降，溶液变浑浊，试管底部有少量灰白色固体，溶液颜色也逐渐褪成几乎无色，残余铜丝表面变黑，U型管中品红试液颜色也慢慢褪色了；浓度居中的试管中，铜丝表面变黑并出现大量气泡，也有

6、大量白雾产生，而且伴随出现了灰白色沉淀，溶液颜色呈浅蓝色，停止加热后，随温度下降，试管底部有少量灰白色沉淀生成，溶液颜色逐渐变浅，品红试液也慢慢褪色；浓度最低的一支试管中，现象与前两者大部分相似，只是沉淀很少，铜丝表面呈黑色，停止加热后，也不见品红试液褪色。这组实验至少表明：第一，铜与稀硫酸不反应这一结论中的稀硫酸的浓度实际上是较大的，做实验表明，浓度为65％硫酸与铜的反应就已很弱了，可以不用考虑。第二，随着反应的进行，浓硫酸的浓度下降，生成的固态产物中黑色的硫化铜、硫化亚铜所占比例会越来越大，

7、不难推测，若硫酸的浓度一开始就取一较低的值，加热后，反应将得不到白色的硫酸铜，而只在铜的表面出现黑色固体而已！这也说明当浓硫酸的用量一定后，也就决定了最多生成的硫酸铜的量，而且不会因加铜的量增加而增多，反而会因铜的量过多，使硫酸的浓度下降太快，本来可以看见反应生成白色硫酸铜的，却因反应很快生成了太多黑色固体掩盖住了。第三，低温不利于白色硫酸铜的生成，而升温又是必须经过的一个过程，所以，铜的量越大，反应处在低温阶段消耗的硫酸的量也越大，生成的硫酸铜会减少。这里有点象过去实验室制乙烯的情景，要迅速升

8、温至一百七十度，否则控温在一百四十度就只能得到乙醚了！综上所述，再结合其它辅助性实验的结论，可以给出如下见议：第一，做实验时，应该控制好铜与浓硫酸的用量，当浓硫酸取2毫升时，应把铜的质量控制在0.05g至0.1g之间为好；第二，改变以出现蓝色溶液作为有硫酸铜生成的唯一判断标准的习惯，也可以把出现白色沉淀或反应混合液加热时呈浅蓝色或浅蓝绿色，作为有硫酸铜生成的判断依据；第三，采用上述实验二的装置时，可用一Y型管代替试管，Y型管的一边先放入一小粒碎瓷片，并盛装3毫升左右的水，另一边盛铜和浓硫酸，这样