江宇禎　郭琤

摘 要： 銅和濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，不易取得好的效果，硫酸濃度、銅片的大小和反應(yīng)溫度對此實(shí)驗(yàn)影響極大。實(shí)驗(yàn)過程中生成的黑色物質(zhì)常影響溶液變藍(lán)的判斷，必須對黑色沉淀物的成分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

關(guān)鍵詞： 濃硫酸 銅 反應(yīng)溫度 黑色沉淀

1.問題的提出

人教版高一《化學(xué)》教科書對濃硫酸與銅的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)過程描述如下：

在試管里加入一小塊銅片，然后再加入少量濃硫酸，用裝有玻璃導(dǎo)管的單孔膠塞塞好，加熱，放出的氣體分別通入紫色石蕊試液或品紅溶液中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。反應(yīng)完畢，冷卻后，將試管中的液體慢慢倒入另一支盛有少量水的試管中，觀察溶液顏色。

但在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：開始加熱一會(huì)兒后先產(chǎn)生氣泡，有細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅片表面進(jìn)入濃硫酸中，形成黑色懸濁液；隨著溫度升高（至沸騰），試管中產(chǎn)生了細(xì)小的白色顆粒狀物質(zhì)，停止加熱靜置，未反應(yīng)完的銅表面有黑色的不溶物，試管底部沉積的固體物質(zhì)有黑色的和白色的，試管中的液體呈灰白色。將試管內(nèi)的溶液倒入另一支盛有水的試管中，溶液的藍(lán)色不夠明顯。導(dǎo)致課堂演示實(shí)驗(yàn)沒有達(dá)到演示的目的，而且在教學(xué)過程中很難向?qū)W生解釋實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。現(xiàn)對該實(shí)驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)條件和黑色物質(zhì)成分進(jìn)行探究，以更好地完成課堂演示實(shí)驗(yàn)。

2.濃硫酸與銅反應(yīng)最佳實(shí)驗(yàn)條件探究

（1）硫酸的濃度

將12mol/L、13mol/L、14mol/L、15mol/L、16mol/L、17mol/L、18mol/L的硫酸溶液，分裝在七支試管中，分別投入少量的小銅片，依次在酒精燈上加熱至沸騰。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

在加熱條件下銅與小于13mol/L的硫酸不反應(yīng)。這是由于在濃硫酸與銅的反應(yīng)中，濃硫酸的氧化性隨濃硫酸濃度減小而變?nèi)?，酸性隨濃硫酸濃度減小而增強(qiáng)。與濃度為14～15mol/L以上的硫酸共熱產(chǎn)生黑色物質(zhì)和無色刺激性氣體。與16mol/L的硫酸反應(yīng)速度最快，而與17～18mol/L的硫酸反應(yīng)速度緩慢。因?yàn)殂~與高濃度的硫酸（17～18mol/L）作用生成黑色物質(zhì)，濃硫酸易與黑色物質(zhì)作用，使它表面形成較密的薄膜，在一定的溫度范圍內(nèi)一直存在。阻礙硫酸與銅的反應(yīng)。

因此，采用濃度為16mol/L左右的硫酸溶液進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)，效果最佳。

（2）銅片的大小

往三支蒸餾燒瓶中分別投入表面積大小不同的銅片，再分別加入30ml的16mol/L硫酸溶液，用裝有玻璃導(dǎo)管的單孔膠塞塞好，加熱，放出的氣體分別通入品紅溶液中，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

（3）反應(yīng)的溫度

3.濃硫酸與銅反應(yīng)過程中黑色物質(zhì)成分的探究

（1）收集沉淀物

按課本要求進(jìn)行試驗(yàn)，取3mL18.4mol/L濃硫酸和一小塊銅片（Cu過量），加熱煮沸10min左右，有大量黑色沉淀產(chǎn)生，靜置冷卻后，傾去上層酸液，把沉淀倒入盛有大量水的燒杯中，多次進(jìn)行洗滌、靜置、過濾，分離出黑色沉淀，留做待用。

（2）黑色沉淀物成分鑒定

黑色沉淀經(jīng)過多次水洗可知，沉淀中沒有可溶性物質(zhì)存在，接下來可根據(jù)物質(zhì)的特征反應(yīng)和特殊反應(yīng)現(xiàn)象做出鑒定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4：

4.硫酸銅的確認(rèn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況，用以下兩種方法，說明有硫酸銅產(chǎn)生。

（1）如果反應(yīng)后試管里的液體本身就呈銅鹽特有的藍(lán)色，就已經(jīng)可以證明，不必再把液體倒入水中進(jìn)行觀察了。

（2）如果反應(yīng)后試管里的液體變黑，且有一些白色固體（無水CuSO）產(chǎn)生，則可將試管冷卻后，盡可能棄去液體，在留有白色固體的試管里，加少量水使它溶解，溶液便會(huì)呈藍(lán)色（CuSO·5HO）。

5.結(jié)論

（1）從以上實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果可知，銅與濃硫酸實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件為：加入的硫酸濃度為16mol/L左右，參與反應(yīng)的銅片大小應(yīng)使整個(gè)反應(yīng)體系中濃硫酸的加入量稍過量，并快速加熱溶液至沸騰（338℃）。滿足以上條件則能夠得到大量CuSO，稀釋后溶液呈現(xiàn)藍(lán)色，副產(chǎn)物少，不影響觀察溶液顏色?？s短反應(yīng)所需的時(shí)間，加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊麗君，沙麗麗.銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的探究[J].玉溪師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（12）.

[2]楊淑梅.銅與濃硫酸反應(yīng)黑色沉淀的探究[J].長春師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（10）.

[3]云玉美，范進(jìn)，格畢.銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)物的分析[J].內(nèi)蒙古教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（Z2）.

[4]王繼璋.溫度對銅和濃硫酸反應(yīng)的影響探究[J].化學(xué)與教育，2013（9）.