钠与硫酸铜溶液反应中的意外现象及分析

钠与硫酸铜溶液反应的实验设计在钠的性质教学中增加钠与硫酸铜溶液反应的演示实验,有利于学生巩固对钠的性质的认识。

同时,使学生对初中学习化学的金属活动顺序有一个更全面、更科学的认识。

然而,演示时将钠直接投入硫酸铜溶液中,由于钠与水的反应比较剧烈,产生大量的热使得刚生成的氢氧化铜分解成氧化铜。

黑色氧化铜的生成既不利于观察蓝色絮状氢氧化铜沉淀,也不利于排除生成铜单质的可能。

若在试管中完成该实验,产生的热量还会引发氢气的燃烧,造成安全隐患。

下面介绍笔者经过大量尝试得出的钠与硫酸铜溶液反应的安全实验方法,供大家参考。

1实验用品钠,2%硫酸铜溶液,煤油,试管,胶头滴管,镊子,小刀,滤纸,玻璃片。

2实验步骤a.在盛硫酸铜溶液的试管中,加入煤油。

b.再把黄豆大小的钠粒放入盛有硫酸铜溶液和煤油的试管中(图2)。

3实验原理由于金属钠的密度介于煤油和硫酸铜溶液之间。

因此,金属钠在煤油和硫酸铜溶液界面处与硫酸铜溶液中的水剧烈反应,生成的氢气把金属钠推回煤油中,钠与水的反应被暂时终止。

随后,金属钠在重力的作用下又再次与硫酸铜溶液接触并剧烈反应。

这样,金属钠在煤油中上下浮动,反应忽起忽停,缓和了反应.例名称钠与硫酸铜溶液反应的探究及实施时间 2009-10一、提出探究问题:钠与硫酸铜溶液反应的产物二、学生猜想假设:1、钠与硫酸铜反应生成硫酸钠和铜。

理由:金属活动顺序中，钠位于铜的前面，钠置换出铜。

案例中的精彩片段2、钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化钠和氢气。

理由:钠和硫酸铜溶液中的水反应生成了氢氧化钠和氢气。

3、钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜和氢气。

理由:钠先和硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，铜离子再与氢氧化钠反应生成氢氧化铜。

三、实验过程:1、在烧杯内倒入适量的硫酸铜溶液。

2、用小刀切一块已吸干煤油的钠块，把钠块放在溶液中，观察现象。

四、从刚才的反应中，你都看到了那些现象,(学生交流活动)五、让学生归纳反应原理:2Na + 2HO = 2NaOH + H 22CuSO+ 2NaOH = Cu(OH)+ NaSO 4 2 24开放性实验探究:金属钠与稀硫酸铜溶液反应产物探究1引入问题通过《碱金属元素》的学习以及教师课堂演示实验，学生掌握了钠的物理性质及化学性质，了解钠与水反应的实验现象及反应产物。

钠投入硫酸铜液时的反应铜离子比氢离子的氧化性强（还原电位 E Cu 2+ /Cu = 0.34V, E H + /H2 = 0.00V ），当钠投入硫酸铜溶液时，主要发生哪些反应呢？一、实验：我们配制了五种不同浓度的硫酸铜溶液：Ⅰ1.4mol/L( 饱和溶液。

硫酸铜溶解度在25 ℃时为 23g/100g 水，溶液密度为 1.2g/ml) ，Ⅱ0.70mol/L ，Ⅲ0.47mol/L ，Ⅳ0.28mol/L ，Ⅴ0.14mol/L 。

用 pH 试纸测得Ⅰ——Ⅳ溶液的 pH 值为 3 ，Ⅴ溶液 pH 值约为 4 。

我们首先取Ⅰ 饱和溶液注入小试管，加入大米粒大小的金属钠，反应剧烈，钠有跳动，迅速生成一层亮红色的金属铜，包围了钠粒，反应随之停止。

这时还出现了少量的黑色沉淀。

放置约十五分钟后突然一声尖锐的爆鸣，铜层爆破，溶液溅出试管。

为了安全，我们改用小烧杯继续实验。

将这五种溶液各取 50mL 分盛于五个小烧杯中，分别加入大米粒大小的金属钠，迅速盖上玻璃片，观察现象如下：Ⅰ溶液中钠粒不游动，燃烧，有爆鸣声，产生大量的黑色沉淀和少量的片状浅蓝色沉淀。

Ⅱ溶液中钠粒游动半圈后燃烧，其它现象同Ⅰ。

Ⅲ溶液中钠粒游动时没有黑色沉淀；后来钠粒燃烧，并不再游动，这时出现一些黑色沉淀。

Ⅳ溶液中钠粒游动时没有黑色沉淀；后来钠粒附着在烧杯壁上，燃烧；透过烧杯壁清晰可见亮红色的金属铜附着在烧杯壁上，铜周围迅速变黑，最后只剩中心一点亮红色。

可见黑色沉淀是铜被氧气氧化生成的氧化铜。

从液面上方观察，钠粒游过的地方产生浅蓝色的氢氧化铜沉淀。

Ⅴ 溶液中钠粒迅速游动，产生浅蓝色沉淀；最后很少量钠附着在烧杯壁上燃烧，产生少量黑色沉淀。

各烧杯中黑色氧化铜沉淀逐渐减少， 7 小时后几乎全部溶解。

这是酸性溶液的作用。

二、分析：从热力学角度分析，钠应首先与铜离子反应还原出铜。

这在Ⅰ、Ⅱ溶液中有所表现。

但钠与更稀的硫酸铜溶液作用时，开始并不产生铜，这得从动力学角度分析。

钠与硫酸铜溶液反应产物的实验研究作者：丁伟孙安贵来源：《化学教学》2017年第08期摘要：精心设计了钠与微量硫酸铜溶液发牛化学反应的实验及产物研究，通过改变和控制实验条件等探究证实了该反应产物有红色固体物质铜、黑色氧化铜、砖红色的氧化亚铜和淡黄色的过氧化钠等物质。

关键词：钠；CuSO4溶液；产物研究；实验探究；实验设计文章编号：1005-6629（2017）8-0055-05中图分类号：G633.8文献标识码：B1问题的提出高中学生初学金属钠的性质时，会联想先前学习过的金属活动性顺序及其相互置换的规律：铁比铜活泼，所以铁从硫酸铜溶液中置换出了红色的固体铜，则据此推断：钠比铁更活泼，肯定能将硫酸铜溶液中的铜置换出来。

实际上，该实验通常是将绿豆粒大小的钠放人盛有硫酸铜溶液的大烧杯或水槽中，即刻便发生剧烈的化学反应，但是没有观察到红色固体铜析出而是析出了蓝色沉淀。

为什么事实与学生的推断不同呢？钠不能把硫酸铜中的铜置换出来吗？钠与硫酸铜溶液发生化学反应过程中会析出蓝色沉淀，一般认为是发生了如下的化学反应：钠先和水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气，接着氢氧化钠和硫酸铜发生复分解反应生成氢氧化铜和硫酸钠。

看似简单的一个问题，但是查阅文献发现，少量硫酸铜溶液和钠反应时，实验中可能会有铜生成。

硫酸铜溶液少量，钠过量时，对于是否有铜的生成，文献研究结果归纳总结为两种观点：（1）钠与过量的硫酸铜溶液反应产生的氢氧化铜受热分解生成氧化铜，氧化铜又被产生的氢气还原成铜。

（2）足量的钠直接置换出少量硫酸铜溶液中的铜。

2Na+CuSo4→Na2So4+Cu鉴于此，本研究设计并进行了一系列的化学试验，试图探究如下问题：（1）少量硫酸铜溶液与钠发生化学反应的产物是什么？（2）不同浓度硫酸铜溶液与钠发生化学反应的产物是否有所不同？（3）少量硫酸铜溶液与钠发生化学反应中，如果有铜生成，是否还有其他物质生成？2实验过程2.1实验设计为了探究不同浓度微量硫酸铜溶液与钠的化学反应产物，本实验设计如下：配制0.125%、0.25%、0.5%、1%、5%、10%、I5%和饱和的CuSO4溶液各lOOmL备用。

钠与硫酸铜溶液反应的探究式教学设计与实践标题：以钠与硫酸铜溶液反应的探究式教学设计与实践引言：探究式教学是一种能够激发学生学习兴趣和动手实践能力的教学方法。

本文以钠与硫酸铜溶液反应为例，设计了一堂探究式教学实验课，旨在引导学生通过实验观察、数据收集和分析，深入理解化学反应的本质和反应机制。

通过实践课程，学生能够培养科学探究能力、观察和实验设计能力，提高科学素养。

一、实验目的通过实验，探究钠与硫酸铜溶液反应的化学性质和反应机制。

二、实验原理钠与硫酸铜溶液反应的化学方程式为：2Na + CuSO4 → Na2SO4 + Cu三、实验步骤1. 将一定量的硫酸铜溶液倒入试管中。

2. 取适量的钠，用镊子夹住，小心地放入试管中。

3. 观察并记录反应过程中的变化。

4. 收集实验数据，并进行分析。

四、实验结果与分析1. 观察到钠与硫酸铜溶液反应后，溶液的颜色由蓝色变为透明。

2. 试管内放出气体，并发出嘶嘶声。

3. 反应后的溶液中可以观察到析出的铜。

根据实验结果，可以得出以下结论：1. 钠与硫酸铜溶液反应生成了钠硫酸盐和铜。

2. 反应产生的气体可能是氢气。

五、实验讨论1. 钠与硫酸铜溶液反应中，钠离子取代了铜离子，生成了钠硫酸盐和铜。

2. 反应过程中产生的气体可能是氢气，这是因为钠与水反应生成氢气的反应速率较快。

六、实验拓展1. 在实验过程中，可以改变钠的用量，观察反应的变化。

2. 可以使用不同浓度的硫酸铜溶液进行实验，比较不同条件下反应的差异。

3. 可以将实验结果与理论知识进行对比，进一步探究钠与硫酸铜反应的机理。

七、实验总结通过本次实验，学生能够通过实际操作观察到钠与硫酸铜溶液反应的变化，了解反应的化学性质和反应机制。

实验过程中，学生需要仔细观察和记录实验现象，收集并分析实验数据，培养了科学探究和实验设计的能力。

此外，学生还能够将实验结果与理论知识相结合，深入探究化学反应的本质。

八、教学反思在实施探究式教学时，教师应该引导学生自主思考和实践，培养学生的科学素养和实验技能。