銅與濃硫酸反應的實驗改進
2012-04-29 00:00:00馬林紅
中學教學參考·理科版 2012年3期
拜讀了刊物《實驗教學與儀器》中2006年第1期戴明老師的《濃硫酸與銅反應的實驗改進》和2009年第11期姚斌老師的《銅和濃硫酸反應演示實驗的改進》后，筆者在感嘆其設計新穎的同時，又感覺其中略有瑕疵。如戴明老師的實驗中，裝置內殘留的二氧化硫氣體無法全部排出而最終導致污染；銅絲質軟，如果在橡膠塞上直接插入不方便，并且上下抽動銅絲時會使橡膠塞與銅絲的接觸處漏氣。在姚斌老師的實驗中，如果銅絲在加熱前就插入濃硫酸中，在反應過程中產生等量的二氧化硫氣體消耗的銅和濃硫酸多（與銅和沸騰的濃硫酸反應相比）；要使品紅溶液出現明顯的褪色，必須產生較多的二氧化硫氣體，而這也必然產生較多的污染。為解決上述問題，筆者設計了如下實驗。
一、實驗儀器與藥品
鐵架臺(帶鐵夾)、雙孔橡膠塞、具支試管、膠頭滴管、硬質玻璃管、燒杯、長直導管、導氣管、吸耳球、酒精燈、單孔橡膠塞。
濃硫酸、銅絲(下端呈螺旋狀)、氫氧化鈉溶液、蒸餾水、品紅試紙、藍色石蕊試紙、火柴。
二、實驗裝置圖
三、實驗操作步驟
1.取一段銅絲，下端繞成螺旋狀，將其上端從一膠頭滴管尖嘴的末端穿過，直至穿透膠帽，將外露在膠帽處的銅絲上端打結，固定在膠帽上。然后在該膠帽外再套一完好的膠帽。
2.按上圖所示連接好裝置，檢驗裝置氣密性（用吸耳球向長直導管中吹入空氣，根據燒杯中氫氧化鈉溶液中是否有氣泡判斷）。
3.向大試管中加入約5mL濃硫酸，加熱(在加熱前，銅絲先不要伸入濃硫酸內)。待濃硫酸被加熱到沸騰時，用手指按壓膠頭滴管雙膠帽處的銅絲，銅絲一與濃硫酸接觸，反應立即發生。
4.當硬質玻璃管中濕潤的藍色石蕊試紙變為紅色，濕潤的品紅試紙褪為無色時，松開手指，銅絲自動彈回，脫離反應液，反應停止。然后移開酒精燈。
5.用酒精燈加熱放有褪色品紅試紙的硬質玻璃管底部，可觀察到試紙又恢復到了原來的顏色。
6.用吸耳球從長直導管向裝置內吹入空氣，將殘留在裝置內的二氧化硫氣體全部排出。
7.試管冷卻后，棄去上層液體，向其中滴加適量蒸餾水，可觀察到美麗的藍色溶液，現象非常明顯。
四、實驗改進后的優點
1.讓銅絲穿過膠頭滴管，會使銅絲在上下抽動時容易操作，且采用雙膠帽，保證了裝置氣密性良好。
2.改進后的實驗，操作方便、氣密性好，避免了操作中因倒吸現象引起的危險；
3.反應可以隨時控制，節約了藥品；反應見效快，節約了實驗時間；
4.產生的二氧化硫氣體被完全吸收，實現了綠色化學的零排放。
改進后的實驗，既將兩位老師的優秀做法有機結合起來，又彌補了他們各自實驗中的缺陷。
(責任編輯 羅 艷）
