銅與濃硫酸反應是高一化學中一個重要的演示實驗,它徹底顛覆了學生原有的初中知識“只有活潑金屬才能與酸反應”的傳統(tǒng)觀念,這種傳統(tǒng)觀念的顛覆,也為學生解脫桎梏,開放了思想,為進入高層次的知識學習,釋放了全新的空間。下面,就針對銅與濃硫酸反應教學中的問題談談我個人的一些看法。
一、銅與濃硫酸反應的演示實驗中應有對比性
在授課過程中,除了向學生交代必要的實驗準備(包括藥品,儀器,實驗基本操作,實驗注意事項等),還要做好銅與稀硫酸在常溫下,加熱條件下反應的對比試驗,這樣做的好處是顯然的:(1)回顧初中的知識,達到溫故知新、承前啟后的作用;(2)用事實說話,使事情具體化,更有說服力;(3)能使學生對知識的接受能按事物發(fā)展的規(guī)律,循序漸進,少走彎路。
二、教師在教學過程中應重視對學生的環(huán)保教育
環(huán)境保護放在當今的社會,是一個非常令人重視的事情,也是高考熱點之一。人教版化學必修1對于銅與濃硫酸反應的實驗中,有關環(huán)保的問題,做了很有益的嘗試。先前舊版的化學教材,是把銅片直接放到試管中的濃硫酸中去,新版教材的實驗是用銅絲代替銅片進行試驗。
新版教材中用銅絲做演示實驗,可隨時終止反應的進行,既節(jié)約了材料,又減少了反應過程中釋放出的SO2,起到了很好的環(huán)保作用。作為教師,千萬不要辜負了編者的良苦用心,應把編者的這種理念傳達給學生,培養(yǎng)他們良好的環(huán)保意識。
三、教師在教學過程中,應教會學生認真觀察實驗現象,并通過現象認識事物的本質
對事物現象觀察是否得當,并透過現象能否看到事物的本質,這是一個優(yōu)秀中學生能否學好化學所應具備素質。如,在銅與濃硫酸反應的演示實驗中,如果任由學生隨意性地去觀察實驗現象,那樣結果也是隨意的、分散的。其實老師可引導學生去觀察,這個實驗的現象觀察可分三步走:首先,讓學生在實驗過程中觀察銅絲表面的變化;其次,觀察導出的氣體通入品紅溶液的現象;最后,觀察銅與濃硫酸反應后余下溶液的顏色變化。這樣做,可以培養(yǎng)學生良好的觀察能力,同時使學生對實驗現象的觀察也更具層次性、全面性。當然這樣做的缺點也是顯然的,有了條條框框,限制了學生的思維,但在學生學習的初級階段,這樣做也是無可厚非的。
那么,對實驗現象的解析,教師也不能直接把答案告訴學生,教師應充分地調動學生的能力,引導他們獨立去解決這些問題。
比如,銅與濃硫酸反應中應有三個現象:銅絲表面會變黑色;品紅溶液褪成無色;反應后的溶液冷卻后經水稀釋后變成藍色。對于第一個現象銅絲表面變黑色,為什么會變黑色呢?黑色物質是什么?會引起學生濃厚的興趣,應讓學生們進行充分的表達,但由于學生們的知識水平、能力不同,所提出的見解結論也不同,歸納起來,有代表性的有三種:銅的表面形成了炭層;銅的表面形成了CuS,Cu2S;銅的表面形成了CuO。銅的表面黑色物質究竟是什么?老師開始引導學生進行思考,如果學生思無頭緒,教師可適當進行提示:“根據質量守恒定律……”,老師話剛說完,反應快的學生已經說開了:“反應物只有Cu,H2SO4,最多加上H2O參與反應,根據質量守恒定律,反應物只含Cu,H,S,O四種元素,則生成物也只含Cu,H,S,O四種元素,所以可以排除第一種結論,則第二、三種結論都有可能成立。第二、三種結論的解決,可提示學生應借助實驗來完成驗證。其實根據學生現有的水平,利用實驗解決好這個問題應不是難事,他們只需將變黑了的銅絲,放入裝有稀硫酸的試管中,稍微加熱,然后觀察溶液顏色的變化就可以了。對于第二個現象,產生的氣體通入品紅溶液中,品紅溶液褪色,因為之前有了SO2的性質作鋪墊,學生也會很容易就解決好了。對于第三種現象,銅與濃硫酸反應后溶液顏色問題,教師一定要等到溶液冷卻后,再加水稀釋后進行觀察,如果不加水稀釋,我們是看不到我們期待的現象的。
四、銅與濃硫酸反應,屬不屬于離子反應的辨析
在中學階段,有許多老師對該反應屬不屬于離子反應,還存在著一定的爭鳴。那我們該如何看待這個問題呢?流行的說法是,該反應不屬于離子反應,原因如下:(1)該反應不具備離子反應所發(fā)生的必要條件,在水溶液或熔融狀態(tài)下(這是形成自由移動離子的必要條件),反應前體系中并不存在自由移動的離子,濃硫酸在溶液中一般是以水合離子(H2SO4·nH2O)形式存在;(2)是生成物CuSO4是離子化合物,但因為體系中自由水的量很少,生成的CuSO4絕大部分都以晶體形式析出,其實類似于氯化銨與氫氧化鈣的反應體系,盡管反應物生成物均有離子化合物,但也不屬于離子反應。我個人認為,銅與濃硫酸反應分兩步走,第一步,銅被濃硫酸氧化,反應方程式如下:Cu+H2SO4(濃)=CuSO4+SO2+H2O,該反應不是離子反應;第二步反應體現出硫酸的酸性,反應方程式如下:CuO+H2SO4=CuSO4+H2SO4,該反應是不是離子反應,也應一分為二,如果溫度較高時,該溶液成藍色,是離子反應,因為此時,溫度較高,水和硫酸分子釋放出較多的自由水,加上反應過程中生的水,溶液中Cu2+一般以Cu(H2O)42+形式存在;如果溫度較低情況下,溶液顏色逐漸變淺,至室溫是無色,此時Cu2+以CuSO4形式存在,并且大量結晶析出,就不是離子反應也不能用離子反應方程式來表示了。
(作者單位 廣東省云浮市云硫中學)