河北欒城中學(xué) 冀紅霞 臧忠良

銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色微型化設(shè)計(jì)

河北欒城中學(xué) 冀紅霞 臧忠良

鑒于課標(biāo)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，筆者對(duì)銅與濃硫酸的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，做到了實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)綠色化、微型化，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、安全環(huán)保，最大程度地減少了污染物的排放。

銅與濃硫酸反應(yīng) 綠色化微型化 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

銅與濃硫酸的反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)重要實(shí)驗(yàn)之一，做好本實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生更好地認(rèn)識(shí)濃硫酸的強(qiáng)氧化性，加深對(duì)氧化還原反應(yīng)的理解?，F(xiàn)行高中化學(xué)教材中，該實(shí)驗(yàn)主要存在以下三個(gè)不足：

①裝置設(shè)計(jì)中導(dǎo)管伸入到品紅溶液中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)容易造成倒吸；

②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的SO2會(huì)通過(guò)穿銅絲的凹槽逸出，實(shí)驗(yàn)完成后裝置中殘留的SO2會(huì)在拆卸時(shí)排放，造成污染；

③反應(yīng)過(guò)程中不能明確觀察到硫酸銅的藍(lán)色溶液。

為了改進(jìn)這些不足之處，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間，筆者特設(shè)計(jì)了一套微型化實(shí)驗(yàn)裝置。

西林瓶又稱模制注射劑瓶，是一種膠塞（可使用翻口乳膠塞）封口的玻璃材質(zhì)的小瓶子。這種膠塞的彈性很好，可以輕松抽拉銅絲且不易造成漏氣；同時(shí)西林瓶的玻璃材質(zhì)有很好的耐熱性，加熱時(shí)不易造成破裂。鑒于該裝置的以上優(yōu)點(diǎn)，筆者嘗試用西林瓶代替試管做反應(yīng)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

一、實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

5m1注射器，20m1注射器A和B，西林瓶，鑷子，酒精燈，細(xì)銅絲，濃硫酸，品紅試紙，10%N aO H溶液。

二、實(shí)驗(yàn)裝置圖

先把西林瓶塞上乳膠塞，將注射器A插入乳膠塞，用注射器B吸取一定量蒸餾水也插入乳膠塞注入西林瓶?jī)?nèi)，可以觀察到A中活塞上升。靜置一段時(shí)間，將注射器A的活塞向下推動(dòng)把空氣推入西林瓶?jī)?nèi)，可觀察到B中活塞上升同樣的高度，則證明裝置氣密性良好。

取下乳膠塞并拔下注射器A和注射器B的活塞，用鑷子將一塊兒濕潤(rùn)的品紅試紙貼在注射器B的內(nèi)壁并裝上活塞；倒出西林瓶?jī)?nèi)的蒸餾水，用另一支5m1的注射器吸取2m1 80%的濃硫酸注入西林瓶中，塞好乳膠塞；最后將一根細(xì)銅絲插進(jìn)乳膠塞，按如圖所示連接好裝置。

三、實(shí)驗(yàn)操作步驟及現(xiàn)象

1.先用酒精燈直接加熱西林瓶至濃硫酸溶液出現(xiàn)明顯的對(duì)流后，將細(xì)銅絲插入濃硫酸中，可以觀察到反應(yīng)立即發(fā)生并在銅絲表面產(chǎn)生大量氣泡。

2.繼續(xù)加熱，可以觀察到品紅試紙逐漸褪色，注射器B中的活塞慢慢向上移動(dòng)，濃硫酸溶液逐漸變藍(lán)并生成了極少量的黑色固體。該過(guò)程非常直觀的證明了銅與濃硫酸反應(yīng)生成了SO2和硫酸銅，而反應(yīng)中生成的SO2全部被收集在注射器B中。

3.當(dāng)觀察到品紅試紙完全褪色時(shí)，向上拉銅絲使其與濃硫酸分離，同時(shí)撤去酒精燈進(jìn)行冷卻。

4.待裝置冷卻后，用注射器A吸取適量NaOH溶液注入西林瓶中，然后將注射器B的活塞緩緩向下推動(dòng)直至SO2氣體全部被堿液吸收。

四、本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)用帶翻口塞的西林瓶代替試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，密封性很好，可以有效防止SO2的外逸。

2.這套裝置設(shè)計(jì)精巧、操作簡(jiǎn)便，減少了藥品的用量，縮短了反應(yīng)時(shí)間，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的效果。

3.本實(shí)驗(yàn)的尾氣處理過(guò)程，既處理了反應(yīng)剩余的酸性廢液，又能充分吸收裝置中殘留的SO2氣體，最大程度地避免了在裝置拆卸過(guò)程中造成的環(huán)境污染。

[1]童標(biāo).關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)的再探究[J].化學(xué)教與學(xué).2013.（10）：76—78

[2]伍強(qiáng)、胡鳳揚(yáng).濃硫酸與銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化改進(jìn)[J].化學(xué)教學(xué).2014.（6）：49—50