銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

摘 要：銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生理解濃硫酸的強(qiáng)氧化性有很大幫助。通過分析現(xiàn)有文獻(xiàn)，并在已有實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化和簡約化的改進(jìn)，使其更適宜在課堂上演示，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：銅與濃硫酸反應(yīng);實(shí)驗(yàn)改進(jìn);簡約化;綠色化

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中提出要以發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨，“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”[1]是其主要內(nèi)容之一。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)的最為有效的途徑。銅與濃硫酸反應(yīng)是高中學(xué)習(xí)的重要反應(yīng)之一，對(duì)于學(xué)生理解濃硫酸的強(qiáng)氧化性具有重要的意義，不同版本的教材對(duì)銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)均存在可改進(jìn)之處：現(xiàn)行人教版《化學(xué)1》實(shí)驗(yàn)4-9通過在橡膠塞凹槽中抽拉銅絲控制實(shí)驗(yàn)，摩擦力較大，且銅絲很軟，實(shí)際操作很不方便[2]。此外，該實(shí)驗(yàn)缺乏尾氣處理裝置，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不明顯。蘇教版高中《化學(xué)1》中設(shè)計(jì)的銅與濃硫酸的反應(yīng)無法將銅片與濃硫酸分離，不能隨時(shí)控制實(shí)驗(yàn)的發(fā)生與停止，并且實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)殘余的氣體也無法除去[3]。由此可見課本上的實(shí)驗(yàn)不符合新課標(biāo)提倡的STSE教育的要求。

迄今為止，對(duì)銅與濃硫酸的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)主要有以下三類：實(shí)驗(yàn)條件和方法的探索[4][5][6]、實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)（實(shí)驗(yàn)可控性改進(jìn)、SO2檢驗(yàn)裝置改進(jìn)、尾氣處理裝置的改進(jìn)）[7][8]、實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)意化改進(jìn)[9]，但是在實(shí)際操作中或?qū)嶒?yàn)不夠簡便，或現(xiàn)象不佳。因此，在已有實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，基于綠色化、簡約化的原則對(duì)銅與濃硫酸的反應(yīng)進(jìn)行再改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，實(shí)驗(yàn)操作更加簡便，更適合在課堂上演示。

1.實(shí)驗(yàn)用品

儀器和材料：具支試管、雙球管、洗耳球、橡膠塞、小燒杯、玻璃導(dǎo)管、橡膠管、膠頭滴管、小漏斗，蝴蝶夾、酒精燈、較薄的銅片（實(shí)驗(yàn)所用銅片為厚0.1mm，寬10mm的銅片）、小磁鐵（實(shí)驗(yàn)所用的是直徑5mm，厚度1mm的紐扣小磁鐵）。

藥品：濃硫酸、高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉溶液。

2.實(shí)驗(yàn)裝置圖

3.實(shí)驗(yàn)過程

（1）剪一段7cm左右的銅片，將銅片一端彎曲，包裹一枚紐扣小磁鐵（銅片不能過短，否則將影響實(shí)驗(yàn)操作，包裹小磁鐵所用的銅片長度在1cm左右）。

（2）檢驗(yàn)裝置的氣密性。

（3）取5mL左右的濃硫酸于具支試管中，將包有小磁鐵的銅片放入具支試管中，在試管外用多枚小磁鐵吸引至具支試管上部。

（4）在雙球管中分別放入一滴酸性高錳酸鉀溶液和品紅溶液。

（5）點(diǎn)燃酒精燈先預(yù)熱后加熱，待濃硫酸微沸時(shí)拖動(dòng)試管外小磁鐵使銅片下端約1cm左右伸入濃硫酸中，到高錳酸鉀溶液和品紅溶液褪色后停止加熱，并拖動(dòng)試管外磁鐵使銅片與濃硫酸分離。

（6）停止加熱，用洗耳球從上方將裝置內(nèi)的SO2吹出，使其完全被NaOH溶液吸收。

4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

（1）濃硫酸與銅片劇烈反應(yīng)，高錳酸鉀溶液和品紅溶液迅速褪色，溶液呈明顯的藍(lán)色，試管底部有白色固體產(chǎn)生;

（2）冷卻幾分鐘后溶液漸漸變?yōu)闊o色，將試管底部的白色固體溶解在少量水中，溶液呈藍(lán)色。

5.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的特點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，用時(shí)短，學(xué)生不僅能觀察到藍(lán)色的硫酸銅溶液，還能在過程中復(fù)習(xí)SO2的還原性和漂白性，豐富了教學(xué)內(nèi)容。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置簡單，儀器易得，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后可以回收循環(huán)利用，在實(shí)際操作中可行性很強(qiáng)。

（3）銅片包裹小磁鐵操作簡單，不僅能防止磁鐵與濃硫酸接觸影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，而且可以利用磁鐵的磁性控制反應(yīng)進(jìn)程。

（4）利用洗耳球能將裝置內(nèi)殘留的氣體吹出除去，防止污染環(huán)境。

6.結(jié)語

銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)使得實(shí)驗(yàn)更加綠色化、簡約化，在實(shí)際操作中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作簡便，便于教師和學(xué)生在課堂上實(shí)施，同時(shí)對(duì)學(xué)生理解濃硫酸的強(qiáng)氧化性有很大幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：4.

[2]宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1[M].北京：人民教育出版社，2014：101.

[3]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)1[M].南京：江蘇教育出版社，2014：92.

[4]王春.銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究與改進(jìn)[J].化學(xué)教育，2009，30（10）：58-59.

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[7]楊麗娟，齊俊林.銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的新設(shè)計(jì)二則[J].化學(xué)教學(xué)，2017，（12）：58-60.

[8]陳海濤.銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)方案的新設(shè)計(jì)[J].化學(xué)教學(xué)，2015（10）：65-68.

[9]明正球.對(duì)銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)意化改進(jìn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（11）：56.

作者簡介：胡凱麗（1995.4）女，漢族，河南省商丘市，碩士，研究方向：化學(xué)教育