铜和浓硫酸反应的创新实验

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。

铜与浓硫酸的反应是高中化学教材中重要的演示实验之一，实验的原理是：Cu ＋2H 2SO4（浓）CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，实验方法是：在一支试管中加入一小块铜片，再加入3mL 浓硫酸，然后用装有玻璃导管的单孔橡皮塞好，加热。

将放出的气体通入品红溶液中，观察反应现象，见图1。

反应完毕，冷却后，将试管中的液体慢慢倒入另一支盛有少量水的试管中，观察溶液的颜色[1]。

该实验的教学目的是让学生通过观察到的实验现象（生成物溶于水后溶液呈蓝色，放出的气体能使品红溶液褪色），了解并掌握浓硫酸的氧化性质。

然而，教材提供的实验方法和步骤存在四方面的欠缺：第一、装置属半敞开式，蘸有NaOH 溶液的棉花团不能保证完全吸收多余的二氧化硫气体，就有可能造成环境污染，达不到当今绿色化学的标准；第二、要将反应后的液体倒入另一支盛有水的试管中,必须将反应物冷却，使得实验时间较长操作又烦琐，导致教学环节松散；第三、生成物中仍有浓硫酸，溶于水＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿收稿日期：２００９－１０－１５基金项目：遵义师范学院基础教育研究资助项目(基2008003)作者简介：陈文兴，女，贵州遵义人，遵义师范学院化学系高级实验师。

铜与浓硫酸反应的实验探索陈文兴1，王敏2，罗宿星1（1.遵义师范学院化学系，贵州遵义563002；2.仁怀酒都高级中学，贵州仁怀564500）摘要：对高中化学第一册中“铜与浓硫酸反应”演示实验的实验装置和实验方法进行了改进，用可移动的铜丝代替铜片，并对硫酸的浓度进行了探索。

结果表明，当硫酸的浓度为80%时，实验现象鲜明，反应时间短，教学效果明显。

关键词：铜丝；铜片；浓硫酸；改进中图分类号：G633.8文献标识码：C文章编号：1009-3583（2010）-01－0111-03The Research on Experiment in Reaction of Copper and ConcentratedSulfuric AcidCHEN Wen-xing 1,WANG Min 2,LUO Su-xing 1（1.Department of Chemistry ，Zunyi Normal College,Zunyi 563002,China;2.Senior middle school of Jiudu,Renhuai,564500,China ）Abstract :There are many insufficiencies in the demonstration experiment of copper reaction with concentrated sulfuric acid in Book one of chemistry course in senior high school.Byimproving experimental method and experimental device,if we use moveable copper sheet instead of brass wires,and explored the concentration of sulfuric acid in this experiment,the results showed that when the conncentrtion of sulfuric acid was 80%,the experimental phenomenon was more obvious ，the reaction time was shorter and the teaching effect was better.Key words :brass wires ;copper sheet ;concentrated sulfuric acid ;experimental improvement ;amelioration图1课本演示实验△第12卷第1期2010年2月遵义师范学院学报Journal of Zunyi Normal CollegeVol.12,No.1Feb.2010111图2改进装置1时放出大量的热，给实验带进安全隐患；第四、生成物中夹杂有大量的黑色物质，这些黑色物质不溶于水影响对溶液颜色的观察，甚至根本观察不到蓝色的溶液，使得实验现象既不鲜明，教学效果又不明显。

硫酸与铜反应的观察实验实验目的：通过观察硫酸与铜的反应过程和产物，了解硫酸与金属铜的化学性质。

实验器材与试剂：- 试管- 铜片- 硫酸溶液- 滴管- 火柴或点火器实验步骤：1. 准备工作：a. 将试管清洗干净并晾干；b. 准备铜片，确保表面没有氧化物；c. 准备适量的稀硫酸溶液；2. 实验操作：a. 将铜片放入试管中；b. 使用滴管加入足量的硫酸溶液，覆盖铜片；c. 轻轻摇动试管，观察反应现象；d. 若发现反应较缓慢，可用火柴或点火器轻轻加热试管；3. 观察与记录：a. 观察反应过程中出现的变化，包括颜色、气体产生等；b. 记录观察结果，并拍摄照片作为实验记录；c. 留意是否有气泡产生、溶液颜色变化等现象；实验结果：在硫酸与铜的反应过程中，我们可以观察到以下变化：1. 应用火柴或点火器轻轻加热试管时，反应速率会加快；2. 铜片表面逐渐变黑，形成黑色物质；3. 溶液逐渐呈现浅蓝色到淡绿色，并冒出气泡；4. 气泡中冒出的气体是二氧化硫。

实验原理：硫酸（H2SO4）是一种强酸，而铜（Cu）是一种金属。

硫酸与铜的反应可以产生硫酸铜（CuSO4），同时生成二氧化硫气体（SO2）。

硫酸铜在水溶液中呈现浅蓝色或淡绿色。

实验安全注意事项：1. 在实验室操作时，应戴上防护眼镜和实验手套，避免硫酸溶液与皮肤接触；2. 注意实验中加热试管的温度，避免过热导致试管破裂；3. 硫酸具有腐蚀性，请小心操作，避免溅到周围物品和身体。

结论：通过观察硫酸与铜的反应实验，我们可以得出以下结论：1. 硫酸与铜反应会生成硫酸铜和二氧化硫气体；2. 硫酸铜溶液呈现浅蓝色或淡绿色；3. 实验观察结果与已知铜与硫酸的反应方程式相符。

总结：硫酸与铜反应是一种经典的化学反应实验。

通过实验的观察与记录，我们可以深入了解硫酸与金属铜的化学性质，加深对反应过程和产物的理解。

这种实验能帮助学生巩固基本的化学知识，提高实验操作和观察技能，并培养科学思维和实验态度。