铜与浓硫酸反应异常现象的分析
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浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1(新课标)第四章第四节《氨硝酸硫酸》中,为了讲解浓硫酸的氧化性,设计了浓硫酸与铜反应的实验(实验4-9),教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的:“我们已经知道,铜不能与酸反应放出H2。
但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应,反应除生成硫酸铜外,还生成二氧化硫和水。
”(实验装置及现象如下图-1所示)一、提出问题在实际操作时,试管底部往往有黑色沉淀物,反应所形成的溶液呈灰绿色,加热时间长一些,溶液颜色可变浅。
如果有硫酸铜生成,溶液应该是蓝色,为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢?为了达到理想的实验效果并且解释这些现象,我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。
二、实验验证实验仪器:铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干;实验药品:铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。
(一)浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时,浓硫酸浓度对实验的影响。
1.实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:开始加热一会儿后产生气泡,在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中,形成黑色悬浊液。
随着温度升高,直至沸腾,黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。
试管中出现大量白雾,品红溶液褪色。
停止加热静置,未反应的铜表面有黑色物质,试管底部沉淀的固体物质呈灰白色,试管中的液体呈灰绿色。
继续冷却试管时,溶液的颜色慢慢变浅。
将此无色溶液倒入废液缸中,向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水,所得溶液呈很浅的蓝色。
【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:与【实验1-1】现象相似,但溶液中灰白色沉淀较少,溶液也呈浅蓝色。
冷却后溶液仍然为浅蓝色。
【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1(新课标)第四章第四节《氨硝酸硫酸》中,为了讲解浓硫酸的氧化性,设计了浓硫酸与铜反应的实验(实验4-9),教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的:“我们已经知道,铜不能与酸反应放出H2。
但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应,反应除生成硫酸铜外,还生成二氧化硫和水。
”(实验装置及现象如下图-1所示)一、提出问题在实际操作时,试管底部往往有黑色沉淀物,反应所形成的溶液呈灰绿色,加热时间长一些,溶液颜色可变浅。
如果有硫酸铜生成,溶液应该是蓝色,为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢?为了达到理想的实验效果并且解释这些现象,我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。
二、实验验证实验仪器:铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干;实验药品:铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。
(一)浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时,浓硫酸浓度对实验的影响。
1.实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:开始加热一会儿后产生气泡,在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中,形成黑色悬浊液。
随着温度升高,直至沸腾,黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。
试管中出现大量白雾,品红溶液褪色。
停止加热静置,未反应的铜表面有黑色物质,试管底部沉淀的固体物质呈灰白色,试管中的液体呈灰绿色。
继续冷却试管时,溶液的颜色慢慢变浅。
将此无色溶液倒入废液缸中,向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水,所得溶液呈很浅的蓝色。
【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:与【实验1-1】现象相似,但溶液中灰白色沉淀较少,溶液也呈浅蓝色。
冷却后溶液仍然为浅蓝色。
【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
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铜与浓硫酸反应实验改进
[原实验的缺点]实验中容易倒吸、反应进程难控制、拆卸装置时产生污染。
[改进后的实验装置](见下图)
[实验操作]连接好装置,检验气密性,加入相应的试剂。
第一步,加热试管A直到试管B中品红完全褪色。
第二步,熄灭酒精灯后,a管中空气进入试管A中,可防止试管B中溶液倒吸。
第三步,将Cu丝上提离开液面。
第四步,用洗耳球从a管口向试管A中大量鼓气,以排尽A中的SO2气体。
第五步,取出铜丝,浸入稀硫酸中,铜丝表面的黑色固体溶解,溶液变为蓝色,即Cu丝与浓硫酸共热时被氧化为CuO;再取出试管底部的白色固体放入盛有水的烧杯中,溶液变为蓝色,证明白色固体是无水硫酸铜。
由此可推断出铜与浓硫酸反应方程式为:
Cu + H2SO4(浓) = CuO+SO2↑+H2O (加热)
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
[装置优点]①插入的导管a完全防止了倒吸;②换班实验时不会产生污染;③思考性、推理性强,有利于培养学习兴趣。
浓硫酸和铜加热反应失败的原因一、背景介绍浓硫酸和铜加热反应是一种常见的化学实验,其反应方程式为Cu +2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O。
该反应可以用于制备硫酸铜,也可以用于检验硝酸的存在。
然而,在实际操作中,有时会出现反应失败的情况,即加热后没有观察到产物生成或者产物生成量很少。
本文将探讨浓硫酸和铜加热反应失败的原因。
二、可能的原因1. 铜表面被氧化层包裹。
在空气中,铜表面会形成一层氧化层,这层氧化层可以保护铜不被进一步氧化。
然而,在实验室中使用的铜可能已经长时间暴露在空气中,导致表面形成了较厚的氧化层。
这样一来,在加热时,浓硫酸难以与铜表面接触到并发生反应,从而导致反应失败。
2. 硫酸质量不足。
在实际操作中,可能会出现用量计算错误或者称量不准确等问题,导致所加入的浓硫酸质量不足。
这样一来,反应物的浓度不够,反应速率变慢,从而导致反应失败。
3. 反应温度过低。
浓硫酸和铜加热反应是一个放热反应,需要一定的温度才能使反应开始。
如果加热温度过低,不足以提供足够的能量给反应物分子激发,就无法使其达到活化能,并且不能形成产物。
4. 反应时间过短。
在实验中,可能会出现加热时间设置不当等问题,导致反应时间过短。
这样一来,即使在适当的温度下进行了加热,在没有足够的时间内完成反应也会导致产物生成量很少或者没有产生。
三、解决方法1. 铜表面清洁。
可以使用金属抛光剂或者酸洗等方法将铜表面的氧化层去除干净,在实验中再进行操作。
2. 浓硫酸用量计算准确。
在实验前可以仔细计算所需用量,并严格按计算结果称取浓硫酸。
3. 加热温度适当。
可以根据实验室设备和实验要求,选择合适的加热温度进行操作。
一般来说,反应开始后可以逐渐升高温度。
4. 加热时间充足。
在实验中需要设置合适的加热时间,确保反应有足够的时间进行。
四、注意事项1. 在操作前需要仔细阅读实验指导书,并遵守实验室安全规定。
2. 在进行浓硫酸和铜加热反应时,需要注意避免产生有毒气体二氧化硫的泄漏和吸入。
浓硫酸与铜反应的实验改进【问题的提出】在研究浓H2SO4的化学性质时,Cu与浓H2SO4的反应是用来说明浓H2SO4具有很强的氧化性的一个典型反应,为使学生能全面理解并掌握这一重要化学反应,在教材中设计了有关铜和浓硫酸发生反应的演示实验。
人教版教材必修一中的实验装置图为:但若按教材中所提供的装置进行实验,很难得到预期的实验现象,在实验过程中过多的浪费药品,而且会产生大量的有毒气体污染环境,尾气处理得不够充分,因此,我们应该从实验装置入手,在原有的基础上对实验进行必要的改进。
【实验目的】1.认识浓硫酸与铜的反应,进一步了解SO2的性质。
2.学会发现问题,提出问题,进而学会运用学过的化学知识设计实验方案,从实验中学会得出结论解决问题。
3.培养思考能力和动手能力,体会设计实验以及验证实验的乐趣。
【实验原理】铜与浓硫酸之间反应的化学方程式如下:2H2SO4(浓)+Cu===CuSO4+2H2O+SO2↑Cu与浓H2SO4反应生成SO2说明浓H2SO4具有很强的氧化性,而产生的SO2具有漂白性,同时SO2也是一种酸性气体,在实验中可以用品红试纸验证SO2具有漂白性,用蓝色石蕊试纸验证SO2是一种酸性气体。
【实验仪器与试剂】石蕊试纸1片【实验装置图】【实验步骤】1.取适量浓硫酸加入到具支试管中,用量不超过试管体积的三分之一(约10ml);2.取铜丝穿过胶塞,使铜丝能在胶塞中上下活动,塞紧胶塞,然后将伸入试管中的铜丝一端拴上一束细铜丝,使铜丝下端没入浓硫酸之中;3.在硬质玻璃管中分别放上湿润的品红试纸、湿润的石蕊试纸,在烧杯中加入适量饱和NaOH溶液;4. 如图组装好装置后,用酒精灯加热浓硫酸5.待反应结束后,使大试管中浓硫酸与金属铜片发生脱离,移去酒精灯,加热硬质玻璃管,观察试纸颜色的变化;【实验现象】1.加热浓硫酸时产生大量白雾,直形玻璃管处有水珠生成2.硬质玻璃管中品红试纸由红色变为无色,蓝色石蕊试纸变为红色3.加热结束之后具支试管内液体变为浅绿色,试管底部有灰色粉末状沉淀。
铜与浓硫酸反应的实验改进发布时间:2022-09-04T17:24:04.503Z 来源:《中小学教育》2022年8月3期作者:张月闫红敏[导读] 铜和浓硫酸共热的化学反应因二者的质量差异,在化学反应时的最后表现也有所不同。
当浓硫酸太多时,表现在:铜表面开始黯化,并产生黑色浊液。
铜在全部化学反应完毕后,在低温下静置,灰白色的物质就会沉淀在试管底部,得到的溶液显浅蓝色。
在化学反应中还伴有大量白烟,或有浅黄色物凝结于管壁。
若铜过剩,则最后得灰白色固体产物。
表明铜和浓硫酸共热的化学反应是非常复杂的,而且化学反应后得到的溶液颜色随温度改变而发生变化。
所以进行铜和浓硫酸化学反应的实验改进是非常有必要的。
张月闫红敏汝州市实验中学河南汝州 467500【摘要】铜和浓硫酸共热的化学反应因二者的质量差异,在化学反应时的最后表现也有所不同。
当浓硫酸太多时,表现在:铜表面开始黯化,并产生黑色浊液。
铜在全部化学反应完毕后,在低温下静置,灰白色的物质就会沉淀在试管底部,得到的溶液显浅蓝色。
在化学反应中还伴有大量白烟,或有浅黄色物凝结于管壁。
若铜过剩,则最后得灰白色固体产物。
表明铜和浓硫酸共热的化学反应是非常复杂的,而且化学反应后得到的溶液颜色随温度改变而发生变化。
所以进行铜和浓硫酸化学反应的实验改进是非常有必要的。
【关键词】铜;浓硫酸;实验中图分类号:G652.2 文献标识码:A 文章编号:ISSN1001-2982 (2022)8-107-01引言:铜和浓硫酸的反应在不同条件下有所差异。
根据改进思路,改进实验所得到的创新之处表现在:反应易于控制,节省了非正常实验的时间,并且反应后的二氧化硫会被充分吸收,避免了环境污染,培养了学生的环保意识,实现了化学实验绿色化、零排放的要求,符合绿色化学的要求。
整体实验科学,并且更富有趣味性、思考性,能引发学生们的浓厚探究欲,后经理论分析和实验阐述了铜和浓硫酸的性质。
一、实验现象(1)当浓硫酸过量时。
浓硫酸与铜反应实验的再改进
浓硫酸与铜反应实验是一种常见的初中、高中化学实验,在该实验中,铜置于浓硫酸中,产生化学反应。
该实验可以直观地观察到化学反应过程,并学习反应类型、离子方程式等知识。
以下是浓硫酸与铜反应实验的再改进方案:
改进一:将实验材料放在一个封闭的容器中进行实验,使观察者不会接触到有害气体。
浓硫酸和铜的反应产生二氧化硫气体,具有刺激性和有害性,如果每次实验都需要关注化学反应释放的有害气体,会让学生和教师暴露于化学反应的有害物质中。
改进二:添加少量铜粉或碎片,让反应产生得更加激烈。
在常规实验中,使用的是一片铜箔或铜片,反应时间较长,观察效果不佳。
可以使用铜粉或碎片,会使反应更加激烈,并促进反应速度,使得观察者更容易观察到化学反应的过程和结果。
改进三:添加一种指示剂,使反应更加明显。
可以使用一种指示剂,如制作苏丹红溶液,将其添加到反应液中,产生显色反应。
这样,重要的化学过程将更加明显,并增强学生对化学实验和化学原理的认识。
综上所述,对于浓硫酸与铜反应实验,通过进一步的改进,可以让化学过程更加可观察、更加激烈,并减少观察者接触到有害气体的风险。
铜与浓硫酸反应实验现象的探究与分析引言:铜是一种常见的金属元素,而浓硫酸是一种强酸。
对铜与浓硫酸的反应进行实验,可以观察到一系列的反应现象。
本文将探究铜与浓硫酸反应的实验现象,并对其进行分析。
实验材料与方法:实验材料:铜片、浓硫酸、试管、酒精灯、玻璃棒等。
实验方法:1.将一块铜片放入试管中;2.将一定量的浓硫酸添加到试管中,确保完全覆盖铜片;3.观察反应现象并记录。
实验现象:1.硫酸的变化:浓硫酸是一种无色液体,但在与铜反应后会出现变化。
观察可发现,起初的浓硫酸逐渐变为深蓝色或浅蓝色。
这是因为铜与硫酸反应生成了硫酸铜,导致溶液颜色变化。
2.产生气体:在铜与浓硫酸反应的过程中,可以观察到气泡产生。
这是因为铜与硫酸反应生成了氢气。
氢气一般是无色无味的,用酒精灯的火焰进行点燃,其会发出“呼呼”声并燃烧。
3.产生热量:观察可发现,铜片与浓硫酸反应时会发热。
这是因为铜与硫酸反应是一个放热反应,反应过程中释放出热量。
4.产生溶液:在铜与浓硫酸反应的过程中,可以观察到铜片逐渐溶解在溶液中,并且观察到溶液的体积逐渐增大。
这是因为铜与浓硫酸反应生成了硫酸铜,使得溶液中溶质的体积增加。
5.反应结束:当铜片完全消耗后,反应会停止。
此时,溶液中的溶质浓度不再改变,并且铜片完全溶解。
分析:Cu+2H2SO4->CuSO4+2H2O+SO2↑反应过程可以分为以下几个步骤:1.铜片表面生成一层氧化铜膜:浓硫酸是一种强氧化剂,与铜金属直接接触后会使铜金属表面发生氧化反应,生成一层氧化铜膜。
这层氧化铜膜起到了保护铜片不被进一步腐蚀的作用。
2.硫酸离子进入氧化铜膜:在氧化铜膜上形成了一个正电荷,吸引硫酸离子进入氧化铜膜中。
3.铜离子释放:硫酸离子进入氧化铜膜后,将氧化铜膜中的铜离子释放出来,进一步进行反应。
4.生成硫酸铜溶液:铜离子与硫酸根离子结合,生成硫酸铜溶液。
5.产生气体:反应中释放的氢气会导致气泡的产生。
6.反应结束:当铜片完全溶解时,反应会结束,溶液中的溶质浓度不再改变。
浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1(新课标)第四章第四节《氨硝酸硫酸》中,为了讲解浓硫酸的氧化性,设计了浓硫酸与铜反应的实验(实验4-9),教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的:“我们已经知道,铜不能与酸反应放出H2。
但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应,反应除生成硫酸铜外,还生成二氧化硫和水。
”(实验装置及现象如下图-1所示)一、提出问题在实际操作时,试管底部往往有黑色沉淀物,反应所形成的溶液呈灰绿色,加热时间长一些,溶液颜色可变浅。
如果有硫酸铜生成,溶液应该是蓝色,为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢?为了达到理想的实验效果并且解释这些现象,我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。
二、实验验证实验仪器:铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干;实验药品:铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。
(一)浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时,浓硫酸浓度对实验的影响。
1.实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:开始加热一会儿后产生气泡,在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中,形成黑色悬浊液。
随着温度升高,直至沸腾,黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。
试管中出现大量白雾,品红溶液褪色。
停止加热静置,未反应的铜表面有黑色物质,试管底部沉淀的固体物质呈灰白色,试管中的液体呈灰绿色。
继续冷却试管时,溶液的颜色慢慢变浅。
将此无色溶液倒入废液缸中,向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水,所得溶液呈很浅的蓝色。
【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
实验现象:与【实验1-1】现象相似,但溶液中灰白色沉淀较少,溶液也呈浅蓝色。
冷却后溶液仍然为浅蓝色。
【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中,向其中放一小块铜片,并用酒精灯加热。
铜与浓硫酸反应的各种现象及其原因答铜逐渐溶解,有气泡生成,产生的气体能使紫色石蕊变红或品红溶液褪色.溶液冷却后稀释呈蓝色.说明:实际铜与浓硫酸反应现象非常复杂,至今学术界仍在讨论.对于中学生来说,掌握上面叙述就完全可以了.如果感兴趣,可以阅读下面内容(警告:对高考来说全无用处)铜与浓硫酸反应实验现象的探究与分析[摘要]铜与浓硫酸共热反应因两者的量不同,反应时的最终现象不同。
若浓硫酸过量时,主要现象有:铜表面先变黑,形成黑色浊液,随后又变成白色浊液。
铜全部反应完后,静置,灰白色物质沉于管底,所得溶液呈淡蓝色,冷却至室温呈无色。
反应中还伴有白色烟雾,并有淡黄色物质冷凝在管壁。
若铜过量,最终得灰白色固体物质。
由此说明铜与浓硫酸共热的反应是很复杂的,且反应后所得溶液颜色随温度变化而变化。
[关键词] 铜浓硫酸共热反应现象原因高一新教材P131页关于铜与浓硫酸反应的实验叙述是这样的:“实验表明,浓硫酸与铜在加热时能发生反应,放出能使紫色石蕊试液变红或使品红溶液褪色的气体,反应后生成物的水溶液显蓝色。
说明铜与浓硫酸反应时被氧化为Cu2+”。
然而该实验的现象并非这么简单,且实验有两种情况:一种情况是浓硫酸过量。
用下列“实验装置图1”(固定仪器和加热酒精灯均未画出)来完成此实验。
其实验现象有(按实验进程):铜与冷的浓硫酸不发生反应,加热时随浓硫酸温度升高铜丝(或铜片)表面变黑,产生气泡,细小黑色颗粒状物质从铜丝(或铜片)表面进入浓硫酸中,形成黑色的悬浊液。
随着加热温度继续升高(至沸腾),黑色颗粒状物质与浓硫酸反应,转变成细小灰白色的颗粒状物质,随浓硫酸一起翻滚。
在此过程中试管里还产生了大量的白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁冷凝析出淡黄色固体物质。
在持续加热浓硫酸(沸腾)时,淡黄色固体物质又慢慢消失了。
此间导气管导出的气体分别使紫色石蕊试液变红,使品红溶液和KMnO4溶液褪色。
当铜全部反应后,停止加热静置时,试管内的烟雾也随之慢慢消失了,试管中的液体呈浅蓝色,管底沉积的固体物质呈灰白色。
铜和浓硫酸反应表面变黑原因《铜和浓硫酸反应表面变黑原因》嘿,同学们,你们知道吗?在化学的奇妙世界里,有好多超级有趣又神秘的现象呢。
就说铜和浓硫酸反应吧,这事儿可太有意思啦。
你会发现铜的表面呀,变黑了。
这到底是为啥呢?今天我就来和大家好好讲讲这个事儿。
我先给你们说说铜和浓硫酸的反应吧。
浓硫酸呢,那可是一种很厉害的化学物质。
当铜碰到浓硫酸的时候,就像两个性格迥异的小伙伴相遇了。
铜是那种比较温和的金属,而浓硫酸可是个“厉害角色”。
它们俩一接触,就开始发生反应啦。
化学方程式是Cu + 2H₂SO₄(浓) = CuSO₄+ SO₂↑+ 2H₂O。
这个反应里啊,产生了硫酸铜、二氧化硫还有水。
那铜表面变黑到底和这个反应有啥关系呢?我就来给你们细细分析一下。
我们得知道,铜在这个反应里是被氧化了的。
就好像一个本来很平静的小铜人,突然被一个“大坏蛋”浓硫酸攻击了,这个“大坏蛋”把小铜人身上的一些东西抢走了,让小铜人发生了变化。
这个变化的过程中啊,铜表面就会形成一些很细小的东西。
你们可以想象一下,铜表面就像是一个小操场。
反应发生的时候呢,就像是好多调皮的小粒子在这个小操场上跑来跑去。
这些小粒子有的是铜原子,有的是从浓硫酸里来的粒子。
它们在这个操场上乱撞的时候,就会形成一些新的组合。
其中有一些组合啊,就会让铜的表面看起来变黑了。
这就好比是原本干净的操场被一些黑色的小泥土块给弄脏了一样。
我有一次在实验室里看到这个现象的时候,特别好奇。
我就跑去问我的化学老师。
我说:“老师呀,为啥铜和浓硫酸反应的时候表面变黑呢?这黑的东西是啥呀?”老师笑着跟我说:“这黑的东西啊,有可能是氧化铜呢。
”我当时就很疑惑,我就说:“老师,氧化铜是黑色的没错,可是这个反应不是产生硫酸铜吗?怎么会有氧化铜呢?”老师就耐心地给我解释说:“在反应的过程中,铜先和浓硫酸反应,这个反应的速度不是一下子就特别快的。
在反应刚开始的时候,有可能有一部分铜先被空气中的氧气氧化了,变成了氧化铜。
铜与浓硫酸反应实验异常现象的探究及装置的新设计作者:***来源:《化学教学》2020年第11期摘要:針对铜与浓硫酸反应过程中产生灰黑色沉淀及溶液呈现墨绿色等异常现象,结合实验方案的设计与探究分析产生该异常现象的原因是反应体系中含有Cu2O、 CuS、 Cu2S、单质S以及CuCl2-4等物质。
对人教版新版教材中关于铜与浓硫酸反应的实验装置的优点和不足进行分析,从增强实验的演示效果、严谨性、综合性及可操作性等方面进行改进设计,取得良好的教学效果。
关键词:铜与浓硫酸; 异常现象; 实验探究; 实验改进文章编号: 1005-6629(2020)11-0076-04中图分类号: G633.8文献标识码: B1 问题的提出在研究浓H2SO4的化学性质时,Cu与浓H2SO4的反应是用来说明浓H2SO4具有强氧化性的一个典型反应,为使学生能全面理解并掌握这一重要化学反应,同时了解SO2的相关化学性质,人民教育出版社最新出版的普通高中教科书(2019版)《化学(必修)第二册》第5页设计了如下实验:在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。
在试管中加入2mL浓硫酸,塞好橡胶塞,使铜丝与浓硫酸接触。
加热,将产生的气体先后通入品红溶液和石蕊溶液中,观察实验现象。
向外拉铜丝,终止反应。
冷却后,将试管里的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里,观察溶液的颜色[1]。
实验装置如图1所示。
按照教材所示实验装置,铜与浓硫酸反应的现象一般描述为:反应过程中溶液逐渐变为蓝色,试管中有气体产生,该气体能使品红溶液褪色,使紫色石蕊溶液变红。
笔者按照教材所给实验装置通过反复实验及仔细观察,发现有如下现象产生:(1)加热初期,铜丝表面逐渐变黑;(2)继续加热,有大量刺激性气体产生,溶液逐渐变为墨绿色浊液,试管底部开始有灰白色沉淀生成;(3)再加热,试管中出现“白雾”,浊液逐渐变为澄清,溶液颜色慢慢变为浅蓝色,试管底部灰白色沉淀增多;(4)冷却,静置,将试管中液体倒入另一支盛水试管中,管壁发烫,溶液略带蓝色,将灰白色固体倒入水中,形成蓝色溶液[2]。
铜与浓硫酸反应异常现象的探究
教案
学院:化学工程学院
班级:2014级化学本科班
姓名:范光鼎
学号:40271114110
铜与浓硫酸反应异常现象的分析
一、教学目标:
知识与能力:
1.学习浓硫酸与铜的反应,了解SO2的性质。
2.掌握铜与浓硫酸反应的实质。
过程与方法:
1.通过铜与浓硫反应的实验现象,学会发现问题,提出问题。
2.运用学过的化学知识设计实验方案,。
情感态度与价值观:
培养思考能力和动手能力,体会设计实验以及验证实验的乐趣。
二、教学方法:
讲授法,演示法,科学探究法,实验法。
三、教学重难点:
难点:解释实验中产生异常现象的原因。
重点:SO2的性质。
四、教学过程:
环节一,创设情境
根据金属活动性顺序表,我们都知道铜的活动性没有氢的大,但因为浓硫酸的强氧化性,铜是可以与浓硫酸反应的,而且反应过程中会发生一些异常现象。
今天我们就来学习一下,首先我们先来学一下它们的反应的化学方程式,
主反应:2H2SO4(浓)+Cu===CuSO4+2H2O+SO2↑
注:(Cu+H2SO4(浓) = △ == CuO+SO2↑+H2O
CuO+ H2SO4(浓) = △ == CuSO4+ H2O
从上述的方程式可以看出,浓硫酸与铜共热反应是分步进行的,铜先被浓硫酸氧化为黑色的氧化铜,氧化铜再与硫酸反应生成硫酸铜,
环节三:实验设计
提出问题:同学们思考一下,除了上述的现象外,还其他的吗?
学生思考并回答。
归纳总结学生观点,引导学生进行实验设计:
本次课我们需要的实验仪器与试剂有:
仪器:铁架台(带铁夹),酒精灯,,硬质玻璃管,烧杯,弯头导管,直导管,单孔橡胶塞,挡风板,棉花,试管,
试剂:浓硫酸 10ml ,铜片,氢氧化钠溶液,品红溶液,紫色石蕊试纸,高锰酸钾溶液,
环节四:学生实验
1.取适量浓硫酸加入到具支试管中,用量不超过试管体积的三分之一(约10ml);
2.取铜丝穿过胶塞,使铜丝能在胶塞中上下活动,塞紧胶塞,然后将伸入试管中的铜丝一端拴上一束细铜丝,使铜丝下端没入浓硫酸之中;
3.在硬质玻璃管中分别放上湿润的品红试纸、湿润的石蕊试纸,在烧杯中加入适量饱和NaOH溶液;
4. 如图组装好装置后,用酒精灯加热浓硫酸
5. 待反应结束后,使大试管中浓硫酸与金属铜片发生脱离,移去酒
精灯,加热硬质玻璃管,观察试纸颜色的变化;
学生认真观察实验现象,
环节五:课堂小结
根据同学们观察的实验现象,解释产生这些现象的原因:是因为产生了下列的副反应:
5Cu+4H2SO4(浓)= △ == 3CuSO4+Cu2S+4H2O
Cu2S +2H2SO4(浓) = △ == CuSO4+CuS+ SO2↑+ 2H2O
CuS +2H2SO4(浓) = △ == CuSO4+ SO2↑+S+ 2H2O
S +2H2SO4(浓) = △ == 3 SO2↑+ 2H2O
环节六:教学反思
本次实验需要用到的浓硫酸是有强腐蚀性的物质,对浓硫酸的取用和存放都应该注意。
二氧化硫对空气和人体都是有害的,所以装置的检漏和尾气处理必不可少。
控制反应温度,温度不宜过高,用小火加热。