濃硫酸與銅反應實驗的再改進

呂緒河+景秀美+朱增艷+陳美玉

摘要：濃硫酸與銅的反應作為課堂演示實驗，實際現象與理論上存在著顯著差異，教學效果不理想，并存在一定的污染隱患。在上海市二期課改教材對該實驗改進的基礎上，結合教學實際，對該實驗進行了再改進，使實驗現象和理論描述相一致，同時消除了污染，提高了教學效果。

關鍵詞：濃硫酸和銅的反應；實驗改進；實驗現象

文章編號：1005–6629（2014）7–0064–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

實驗是化學的靈魂，演示實驗在化學教學中的地位舉足輕重，它使枯燥的課堂多了趣味性，使學生的求知欲有了主動性。為此通常要求課堂演示實驗現象明顯、操作容易，而且少污染。

1 問題的提出

人教版化學必修第一冊第六章第三節中的銅片與濃硫酸反應實驗存在弊端[1]：演示結束后，未反應的銅片繼續和濃硫酸反應，生成有毒氣體二氧化硫，既浪費藥品又污染環境。

人教版標準實驗教科書中針對以上弊端作了如下改進[2]：用長銅絲代替銅片，在膠塞一側挖一個凹槽，使銅絲從凹槽處伸出，反應結束后，將銅絲抽出液面，反應即停止。但是，在實際操作時發現，在膠塞上挖凹槽大小不好把握，銅絲質地軟，穿過膠塞后導致氣密性不好，導出的氣體不足，品紅褪色現象不明顯。

上海二期課改化學高中一年級第二學期（試用本）5.3“硫酸”這一章節中，對該實驗又作了改進[3]，裝置如圖1所示。

在a試管中放入一小塊銅片，加入5mL 98%濃硫酸，b試管里盛有0.1%的品紅溶液，c試管里盛有20%氫氧化鈉溶液。給a試管微微加熱，一段時間后，發現a試管里的Cu片表面逐漸變黑，繼續加熱有大量刺激性氣體產生，形成墨綠色濁液，試管底部有灰白色沉淀；再加熱，試管中出現白霧，濁液澄清，灰白色沉淀依然存在，Cu片消失；冷卻，靜置，將a試管中液體倒入另一支盛水的試管中，管壁發燙，溶液略帶藍色，此時，可聞到刺激性氣味。將灰白色固體倒入水中，形成藍色溶液。b試管里的品紅溶液褪色。此方案的操作簡單，現象明顯，但裝置較為復雜（要附抽氣管和抽氣裝置），與理想的現象有一定的出入，實驗過程中還會產生少量污染。

2 實驗改進

針對上述實驗的弊端，我們對該實驗又作了如下改進（見圖2）。

將圖1中a試管中的單孔塞改成雙孔塞，在a試管接上雙聯球，去掉抽氣管和抽氣裝置，將98% H2SO4改為80% H2SO4。反應開始，即迅速給a試管加熱至沸騰，并用雙聯球向a試管中鼓入空氣，一段時間后，觀察現象，發現a試管里的溶液變為藍色，b試管里的品紅溶液褪色。反應結束后，繼續鼓入空氣，利用c試管中的氫氧化鈉溶液，將a試管中反應產生的氣體完全吸收。拆除裝置，用滴管將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，觀察現象，a試管里出現藍色沉淀。

改進后的優點：

（1）整個裝置在實驗制氣過程中不拆卸，氣密性好，沒有污染。

（2）教材中因為用的是98% H2SO4，很難直接看到藍色的CuSO4溶液，要想觀察到藍色的CuSO4溶液，只能向a試管中加水，或將a試管中的反應液倒入一定量的水中，而此過程往往會有SO2泄露，污染環境。改用80%H2SO4后，就能直接觀察到藍色的CuSO4溶液，省略了加水這個環節及相關的解釋。除此之外，改進后的實驗還能看到氫氧化銅沉淀的生成。

（3）裝置的最后部分由氫氧化鈉溶液吸收尾氣，而且用雙聯球可以基本除盡裝置中的SO2。將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，c試管中的NaOH溶液得以充分利用，同時可以觀察到藍色Cu（OH）2沉淀的生成，最終還能夠消除酸污染，可謂一舉三得。

3 實驗分析

按教材方案選用98% H2SO4時，根據氧化還原知識和酸的通性可判斷黑色物質應是：CuS、Cu2S。因為加熱初期，溫度不高（低于100℃），濃硫酸氧化性不夠強，化學反應主要表現為：

參考文獻：

[1]全日制普通高級中學教科書（試驗本）《化學》第一冊（必修）[M].北京：人民教育出版社，1997：216.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2010：101.

[3]高級中學課本《化學》高中一年級第二學期（試用本）[M].上海：上海科學技術出版社，2009：15.

摘要：濃硫酸與銅的反應作為課堂演示實驗，實際現象與理論上存在著顯著差異，教學效果不理想，并存在一定的污染隱患。在上海市二期課改教材對該實驗改進的基礎上，結合教學實際，對該實驗進行了再改進，使實驗現象和理論描述相一致，同時消除了污染，提高了教學效果。

關鍵詞：濃硫酸和銅的反應；實驗改進；實驗現象

文章編號：1005–6629（2014）7–0064–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

實驗是化學的靈魂，演示實驗在化學教學中的地位舉足輕重，它使枯燥的課堂多了趣味性，使學生的求知欲有了主動性。為此通常要求課堂演示實驗現象明顯、操作容易，而且少污染。

1 問題的提出

人教版化學必修第一冊第六章第三節中的銅片與濃硫酸反應實驗存在弊端[1]：演示結束后，未反應的銅片繼續和濃硫酸反應，生成有毒氣體二氧化硫，既浪費藥品又污染環境。

人教版標準實驗教科書中針對以上弊端作了如下改進[2]：用長銅絲代替銅片，在膠塞一側挖一個凹槽，使銅絲從凹槽處伸出，反應結束后，將銅絲抽出液面，反應即停止。但是，在實際操作時發現，在膠塞上挖凹槽大小不好把握，銅絲質地軟，穿過膠塞后導致氣密性不好，導出的氣體不足，品紅褪色現象不明顯。

上海二期課改化學高中一年級第二學期（試用本）5.3“硫酸”這一章節中，對該實驗又作了改進[3]，裝置如圖1所示。

在a試管中放入一小塊銅片，加入5mL 98%濃硫酸，b試管里盛有0.1%的品紅溶液，c試管里盛有20%氫氧化鈉溶液。給a試管微微加熱，一段時間后，發現a試管里的Cu片表面逐漸變黑，繼續加熱有大量刺激性氣體產生，形成墨綠色濁液，試管底部有灰白色沉淀；再加熱，試管中出現白霧，濁液澄清，灰白色沉淀依然存在，Cu片消失；冷卻，靜置，將a試管中液體倒入另一支盛水的試管中，管壁發燙，溶液略帶藍色，此時，可聞到刺激性氣味。將灰白色固體倒入水中，形成藍色溶液。b試管里的品紅溶液褪色。此方案的操作簡單，現象明顯，但裝置較為復雜（要附抽氣管和抽氣裝置），與理想的現象有一定的出入，實驗過程中還會產生少量污染。

2 實驗改進

針對上述實驗的弊端，我們對該實驗又作了如下改進（見圖2）。

將圖1中a試管中的單孔塞改成雙孔塞，在a試管接上雙聯球，去掉抽氣管和抽氣裝置，將98% H2SO4改為80% H2SO4。反應開始，即迅速給a試管加熱至沸騰，并用雙聯球向a試管中鼓入空氣，一段時間后，觀察現象，發現a試管里的溶液變為藍色，b試管里的品紅溶液褪色。反應結束后，繼續鼓入空氣，利用c試管中的氫氧化鈉溶液，將a試管中反應產生的氣體完全吸收。拆除裝置，用滴管將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，觀察現象，a試管里出現藍色沉淀。

改進后的優點：

（1）整個裝置在實驗制氣過程中不拆卸，氣密性好，沒有污染。

（2）教材中因為用的是98% H2SO4，很難直接看到藍色的CuSO4溶液，要想觀察到藍色的CuSO4溶液，只能向a試管中加水，或將a試管中的反應液倒入一定量的水中，而此過程往往會有SO2泄露，污染環境。改用80%H2SO4后，就能直接觀察到藍色的CuSO4溶液，省略了加水這個環節及相關的解釋。除此之外，改進后的實驗還能看到氫氧化銅沉淀的生成。

（3）裝置的最后部分由氫氧化鈉溶液吸收尾氣，而且用雙聯球可以基本除盡裝置中的SO2。將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，c試管中的NaOH溶液得以充分利用，同時可以觀察到藍色Cu（OH）2沉淀的生成，最終還能夠消除酸污染，可謂一舉三得。

3 實驗分析

按教材方案選用98% H2SO4時，根據氧化還原知識和酸的通性可判斷黑色物質應是：CuS、Cu2S。因為加熱初期，溫度不高（低于100℃），濃硫酸氧化性不夠強，化學反應主要表現為：

參考文獻：

[1]全日制普通高級中學教科書（試驗本）《化學》第一冊（必修）[M].北京：人民教育出版社，1997：216.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2010：101.

[3]高級中學課本《化學》高中一年級第二學期（試用本）[M].上海：上海科學技術出版社，2009：15.

摘要：濃硫酸與銅的反應作為課堂演示實驗，實際現象與理論上存在著顯著差異，教學效果不理想，并存在一定的污染隱患。在上海市二期課改教材對該實驗改進的基礎上，結合教學實際，對該實驗進行了再改進，使實驗現象和理論描述相一致，同時消除了污染，提高了教學效果。

關鍵詞：濃硫酸和銅的反應；實驗改進；實驗現象

文章編號：1005–6629（2014）7–0064–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

實驗是化學的靈魂，演示實驗在化學教學中的地位舉足輕重，它使枯燥的課堂多了趣味性，使學生的求知欲有了主動性。為此通常要求課堂演示實驗現象明顯、操作容易，而且少污染。

1 問題的提出

人教版化學必修第一冊第六章第三節中的銅片與濃硫酸反應實驗存在弊端[1]：演示結束后，未反應的銅片繼續和濃硫酸反應，生成有毒氣體二氧化硫，既浪費藥品又污染環境。

人教版標準實驗教科書中針對以上弊端作了如下改進[2]：用長銅絲代替銅片，在膠塞一側挖一個凹槽，使銅絲從凹槽處伸出，反應結束后，將銅絲抽出液面，反應即停止。但是，在實際操作時發現，在膠塞上挖凹槽大小不好把握，銅絲質地軟，穿過膠塞后導致氣密性不好，導出的氣體不足，品紅褪色現象不明顯。

上海二期課改化學高中一年級第二學期（試用本）5.3“硫酸”這一章節中，對該實驗又作了改進[3]，裝置如圖1所示。

在a試管中放入一小塊銅片，加入5mL 98%濃硫酸，b試管里盛有0.1%的品紅溶液，c試管里盛有20%氫氧化鈉溶液。給a試管微微加熱，一段時間后，發現a試管里的Cu片表面逐漸變黑，繼續加熱有大量刺激性氣體產生，形成墨綠色濁液，試管底部有灰白色沉淀；再加熱，試管中出現白霧，濁液澄清，灰白色沉淀依然存在，Cu片消失；冷卻，靜置，將a試管中液體倒入另一支盛水的試管中，管壁發燙，溶液略帶藍色，此時，可聞到刺激性氣味。將灰白色固體倒入水中，形成藍色溶液。b試管里的品紅溶液褪色。此方案的操作簡單，現象明顯，但裝置較為復雜（要附抽氣管和抽氣裝置），與理想的現象有一定的出入，實驗過程中還會產生少量污染。

2 實驗改進

針對上述實驗的弊端，我們對該實驗又作了如下改進（見圖2）。

將圖1中a試管中的單孔塞改成雙孔塞，在a試管接上雙聯球，去掉抽氣管和抽氣裝置，將98% H2SO4改為80% H2SO4。反應開始，即迅速給a試管加熱至沸騰，并用雙聯球向a試管中鼓入空氣，一段時間后，觀察現象，發現a試管里的溶液變為藍色，b試管里的品紅溶液褪色。反應結束后，繼續鼓入空氣，利用c試管中的氫氧化鈉溶液，將a試管中反應產生的氣體完全吸收。拆除裝置，用滴管將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，觀察現象，a試管里出現藍色沉淀。

改進后的優點：

（1）整個裝置在實驗制氣過程中不拆卸，氣密性好，沒有污染。

（2）教材中因為用的是98% H2SO4，很難直接看到藍色的CuSO4溶液，要想觀察到藍色的CuSO4溶液，只能向a試管中加水，或將a試管中的反應液倒入一定量的水中，而此過程往往會有SO2泄露，污染環境。改用80%H2SO4后，就能直接觀察到藍色的CuSO4溶液，省略了加水這個環節及相關的解釋。除此之外，改進后的實驗還能看到氫氧化銅沉淀的生成。

（3）裝置的最后部分由氫氧化鈉溶液吸收尾氣，而且用雙聯球可以基本除盡裝置中的SO2。將c試管中NaOH溶液慢慢加入a試管，c試管中的NaOH溶液得以充分利用，同時可以觀察到藍色Cu（OH）2沉淀的生成，最終還能夠消除酸污染，可謂一舉三得。

3 實驗分析

按教材方案選用98% H2SO4時，根據氧化還原知識和酸的通性可判斷黑色物質應是：CuS、Cu2S。因為加熱初期，溫度不高（低于100℃），濃硫酸氧化性不夠強，化學反應主要表現為：

參考文獻：

[1]全日制普通高級中學教科書（試驗本）《化學》第一冊（必修）[M].北京：人民教育出版社，1997：216.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2010：101.

[3]高級中學課本《化學》高中一年級第二學期（試用本）[M].上海：上海科學技術出版社，2009：15.