王胤琪

（通山縣黃沙鋪鎮(zhèn)中學(xué)湖北咸寧437652）

鈉能從硫酸銅中置換出銅單質(zhì)嗎？

王胤琪

（通山縣黃沙鋪鎮(zhèn)中學(xué)湖北咸寧437652）

相信看到這個(gè)問題大家都能給出一個(gè)否定的回答，在初中化學(xué)的金屬活動(dòng)性順序中前三位的金屬都不能將位于其后的不活潑金屬從它們的水溶液中置換出來。同理，鈉與任何一種鹽的水溶液反應(yīng)，都不能置換出金屬元素，因?yàn)殁c首先與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，若氫氧化鈉能與鹽中的金屬離子反應(yīng)生成難溶于水的氫氧化物，則可使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，而使得最終的反應(yīng)產(chǎn)物是難溶性氫氧化物，鈉鹽及氫氣，否則只能是鈉和水反應(yīng)。

一、現(xiàn)象引發(fā)的問題

在做Na與CuSO4溶液的反應(yīng)時(shí)，原本溶液中應(yīng)出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀，但卻在藍(lán)色的沉淀中夾雜了部分棕黑色的物質(zhì)，棕黑色物質(zhì)的出現(xiàn)說明該反應(yīng)并沒有按著我們預(yù)期的原理進(jìn)行，副反應(yīng)的發(fā)生導(dǎo)致異常現(xiàn)象的出現(xiàn)。實(shí)際上人們普遍忽視了因?yàn)榉磻?yīng)條件的不同給這個(gè)反應(yīng)帶來的復(fù)雜性。筆者曾代表通山縣參加于2009年10月在武漢舉行的湖北省首屆“萬高達(dá)杯”中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能創(chuàng)新大賽，題目即為“鈉能否置換出硫酸銅中的銅”。本文以作者參賽的切身體會(huì)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)知識(shí)撰寫而成，個(gè)人的拙著希望能給廣大同仁在教學(xué)上有所幫助。

這次比賽采用探究性試題，改變了傳統(tǒng)的命題模式。參賽者通過對(duì)試題的理解、知識(shí)的運(yùn)用、技巧的變化和多視角的思考，設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，得出不同的結(jié)論，從而多角度考察了參賽教師的知識(shí)視野、應(yīng)變技巧、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作規(guī)范、分析問題與解決問題的能力以及環(huán)保意識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路

試劑硫酸銅分為無水硫酸銅(CuSO4)和五水合硫酸銅(CuSO4·5H2O)兩種，市售的試劑大多為結(jié)晶水合物。五水合硫酸銅中的水以分子的形式結(jié)合于陰、陽離子之間，晶體里所含的結(jié)晶水不很穩(wěn)定，加熱時(shí)，容易失去?？梢栽O(shè)計(jì)使得鈉分別與含結(jié)晶水和不含結(jié)晶水的兩種CuSO4在不同的條件下反應(yīng)，CuSO4·5H2O由于含有結(jié)晶水，所以反應(yīng)后的產(chǎn)物與溶液中的相同。

三、實(shí)驗(yàn)操作的過程

1.Na與CuSO4溶液的反應(yīng)

取一粒綠豆大小的Na，除去氧化層并吸干表面的煤油投入CuSO4溶液中，反應(yīng)劇烈放熱，生成的Cu(OH)2受熱分解為黑色CuO：

2Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2↓+H2↑；Cu(OH)2

=△CuO+H2O若在新鮮的鈉片上滴加1～2滴濃CuSO4溶液，反應(yīng)非常劇烈，顯著放熱，生成大量棕褐色的固體物質(zhì)，將該物質(zhì)洗滌干凈后加入少量的濃氨水，物質(zhì)會(huì)慢慢全部溶解，溶液會(huì)逐漸呈現(xiàn)出深藍(lán)色，說明其中含有Cu2O。

因此，Na與CuSO4溶液的反應(yīng)，不論溶液是濃還是稀，都不能置換出銅。

2.Na與無水CuSO4的反應(yīng)

(1)室溫條件下的反應(yīng)

取綠豆大小的鈉經(jīng)表面處理后立即放入無水CuSO4粉末里，使粉末將鈉均勻包裹住，防止空氣中的氧將鈉氧化。室溫下放置一段時(shí)間后，兩物質(zhì)均無明顯變化。

說明在室溫下Na與無水CuSO4不能發(fā)生反應(yīng)。

(2)加熱條件下的反應(yīng)

取適當(dāng)大小的鈉，均勻包埋于粉末中置于坩堝里，并將粉末壓實(shí)，防止加熱時(shí)容器里的氧氣將反應(yīng)物和產(chǎn)物氧化。把處理好后的坩堝于酒精燈火焰上加熱，10～20s后坩堝中伴隨著輕微的爆炸聲，突然噴發(fā)出一股黃色的火焰。反應(yīng)結(jié)束后，往坩堝中加入少量水，使未反應(yīng)完的CuSO4粉末溶解，倒出溶液，坩堝可見附著有亮紅色的固體。往里加入少量濃H2SO4，固體無變化，加熱片刻后亮紅色固體溶解，溶液逐漸變藍(lán)，同時(shí)有刺激性氣味氣體放出，該氣體能使?jié)駶櫟募t色品紅試紙褪色。相關(guān)的化學(xué)方程式：2Na+CuSO4=△Cu+Na2SO4；Cu+2H2SO4(濃)=△CuSO4+SO2↑+H2O。即在加熱條件下，使用干燥的無水CuSO4粉末，能夠被置換出銅單質(zhì)。實(shí)驗(yàn)時(shí)鈉的用量一定要控制好，否則會(huì)發(fā)生劇烈爆炸，其次要避免氧氣將反應(yīng)物和產(chǎn)物氧化變質(zhì)。

四、探究過程的反思

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是最富有創(chuàng)造性的教學(xué)過程和學(xué)習(xí)活動(dòng)，科學(xué)探究是實(shí)驗(yàn)的核心，反應(yīng)條件是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的關(guān)鍵因素，針對(duì)不同的條件可以設(shè)計(jì)出不同的探究方案，問題是開放式的，分析的思路更是可以有多種。當(dāng)然，這也揭示了化學(xué)變化的無窮奧妙。

［1］劉懷樂.中學(xué)化學(xué)教學(xué)思維［M］.重慶：重慶出版集團(tuán)，重慶出版社，2009.3

1008-0546（2010）12-0076-01

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