《铜与浓硫酸反应实验的改进》

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1、铜与浓硫酸反应实验的改进摘要：在现行版实验的基础上，对其他关于铜与浓硫酸反应实验的装置进行分析比较，并且提出和设计了新的铜与浓硫酸反应实验的装置。关键词：实验装置；改进1问题的产生铜与浓硫酸反应的实验是学习浓硫酸重要性质的传统实验。苏教版高中化学教材必修1中，安排的实验操作是：将一小块铜片放入试管中，然后加入2ml浓硫酸，用如图1所示的实验装置[1]进行实验，观察实验现象。从而让学生总结出浓硫酸具有强氧化性和强酸性的性质，并掌握SO2的强氧化性的性质。图1在用这个装置进行实验的过程中，其不足之处主要表现为：（1）SO2极易溶解于水，在停止加热时，会产生倒吸现象，致使反

2、应的试管炸裂，由于反应物为浓硫酸，泄露会对师生产生威胁，具有安全隐患；（2）用铜片和浓硫酸反应，加热时反应较难控制，反应试管中会产生大量白色烟雾，并不利于实验现象的观察；（3）试验装置都是试管，比较难于固定，而且装置过于复杂，不利于操作，真正实验时往往会让人手忙脚乱；（4）在反应结束后，拆卸装置时仍会有部分SO2泄露，不符合绿色化学的要求。2文献里关于改进后的实验装置查阅其他关于铜与浓硫酸反应的实验，下列装置从不同的方面改进了原有的实验设计，给实验的改进提供了一些新思路和有益的借鉴。从实验所用的铜来划分，有铜片和铜丝两种，以下是铜片和浓硫酸的反应：（1）第一种装置用浸

3、有Na2CO3溶液的棉花来吸收多余的SO2，杜绝了倒吸现象的发生，但是控制不好的话，品红溶液还是有倒吸的可能，另外铜片在加热时会上下翻动，还会有黑色的副产物产生，控制不好浓硫酸与铜片的量，就会影响实验现象的观察[2]。（图2）4图2图3（2）第二种装置把溶液都换成了浸有该溶液的棉花，现象都会观察到，装置简便，但是与上述装置存在同样的问题，铜片在反应中不好控制，另外，由于所有的棉花团都塞在一只试管中，准备实验比较复杂，在反应结束后棉花通常很不容易拿出[3]。(图3)（3）第三种装置增加了安全装置，并用NaOH溶液吸收多余的尾气，此装置的优点是可以观察到SO2的氧化性和酸

4、性，但是事实上，一旦停止加热，控制不好，紫色的石蕊试液会先倒吸，而且此装置过于复杂，试管太多难于固定，不利于师生实验操作[4]。（图4）图4以下是利用铜丝和浓硫酸反应的装置：(1)第一种装置在把浓硫酸加热以后，把铜丝下放到溶液中，反应易于控制，而且现象明显，不会产生副产物，尾气部分做了改进，不会发生倒吸现象，但是装置中间部分比较复杂，不符合化学实验中的简易性原则，而且具体操作起来并不方便[5]。（图5）(2)第二种装置用蓝色石蕊试纸和品红试纸代替了石蕊溶液和品红溶液，将整个实验装置简化了，操作起来比较方便。但是反应时由于所有检验性的试纸都在反应试管中，在观察实验现象时

5、并不明显[6]。(图6)4图5图63笔者改进后的简易实验装置鉴于以上原因，笔者根据中学化学实验的安全性原则、目的性原则、简易性原则、直观性原则、可靠性原则和科学性原则，对实验进行了改进。3.1实验用品浓硫酸、细铜丝、品红试纸、蓝色石蕊试纸、KMnO4溶液、小白布条、5%NaOH溶液、棉花、双球干燥管、试管、导气管、酒精灯、铁架台、橡皮塞等。3.2实验装置图如图7所示，铁架台省略图73.3实验步骤（1）配置浓度为5%的氢氧化钠溶液，并取适量的棉花蘸取，把蘸有氢氧化钠溶液的棉花塞在干燥管内，细管口也塞上；（2）玻璃管上分别缠上品红试纸、蓝色石蕊试纸，浸有KMnO4溶液的布

6、条；（3）试管内加入2ml浓硫酸，按图连接装置；（4）加热，待浓硫酸快要沸腾时撤离酒精灯，并把铜丝钩迅速放下，令反应的铜丝完全浸没在硫酸里，反应立即开始，可以看到白色烟雾的生成，待安全装置内的蓝色石蕊试纸变红，品红试纸和浸有KMnO4溶液的布条褪色时，将铜丝钩拉升，此时试管中溶液为蓝绿色，几乎没有黑色；4（5）反应完成后，静置5分钟，等多余的SO2被棉花吸收为止。然后取下安全装置的试管，让同学体验SO2的气味，加深印象。3.4实验优点（1）实验装置简单容易操作，能够突出实验主题，便于教师教和学生学；（2）实验现象明显直观，使学生形成较深刻的印象；（3）此实验装置中，铜

7、丝钩和铜丝是分开的，可反复实验，节省资源；（4）铜丝钩上下一移动，令反应具有可控制性，避免浪费药品和污染环境；（5）用品红试纸取代了品红溶液，反应见效快，缩短了反应的时间，而且增加了浸有KMnO4溶液的布条，布条褪色更强调了SO2的强氧化性，便于学生理解掌握SO2的性质；（6）实验的可控制性令产生的SO2较少，尾气可以被蘸有氢氧化钠溶液的棉花吸收，对环境无污染，符合绿色化学的要求；（7）反应后的溶液颜色为蓝绿色，加水稀释后为蓝色，几乎没有副产物的生成，效果明显；3.5注意事项（1）浓硫酸的量不宜过多，2ml就可以，否则浪费药品；铜丝应事先经过打磨，确