金属钠与硫酸铜溶液的反应

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1、金属钠与硫酸铜溶液的反应金属钠与硫酸铜溶液的反应导读：金属钠与硫酸铜溶液的反应。如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑导读：金属钠与硫酸铜溶液的反应。如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑 钠与硫酸铜溶液反应时沉淀的生成与溶解情况。反应异常，金属钠与硫酸铜溶液反应实验钠与硫酸铜溶液反应时沉淀的生成与溶解情况。反应异常，金属钠与硫酸铜溶液反应实验 分析。分析。 关键词：金属钠，硫酸铜溶液，反应异常，分析关键词：金属钠，硫酸铜溶液，反应异常，分析金属钠与硫酸铜溶液的反应，这似乎是早已熟知的简单的基础化学知识。通常认为它金属钠与硫酸铜溶液的反应，这似乎是早已熟知的简单的基础化学知识。

2、通常认为它 们反应的实质是：钠与水反应产生氢氧化钠，同时氢氧化钠又与硫酸铜反应产生氢氧化铜，们反应的实质是：钠与水反应产生氢氧化钠，同时氢氧化钠又与硫酸铜反应产生氢氧化铜， 钠不能从溶液里置换出铜。有的资料和检测题中提到，它们反应的现象为：钠浮在液面上，钠不能从溶液里置换出铜。有的资料和检测题中提到，它们反应的现象为：钠浮在液面上， 熔化成小球，四处游动，发出响声，析出蓝色沉淀，反应后的溶液的质量减轻。为了让学熔化成小球，四处游动，发出响声，析出蓝色沉淀，反应后的溶液的质量减轻。为了让学 生亲历和验证这些现象，我们进行了下列初步的实验与观察，结果却出现了一些出乎意料生亲历和验证这些现象，我们进

3、行了下列初步的实验与观察，结果却出现了一些出乎意料 的现象，现分别记录、浅析如下，管见所及，仅供参考。的现象，现分别记录、浅析如下，管见所及，仅供参考。【实验实验 1】将一小块钠（约为绿豆大小）投入到将一小块钠（约为绿豆大小）投入到 10 毫升硫酸铜稀溶液里观察。毫升硫酸铜稀溶液里观察。 （实验（实验 中控制好钠块的大小用量以保证实验安全，同时，为了避免钠表面的煤油等物质干扰实验，中控制好钠块的大小用量以保证实验安全，同时，为了避免钠表面的煤油等物质干扰实验， 注意用滤纸尽量吸干钠表面的煤油，从中间切取钠块来进行实验，反应容器为注意用滤纸尽量吸干钠表面的煤油，从中间切取钠块来进行实验，反应容器

4、为 50 毫升小毫升小 烧杯。烧杯。论文发表论文发表，反应异常。，反应异常。 ）钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶嘶嘶”声响直至消失，析出蓝绿色声响直至消失，析出蓝绿色 沉淀。若将反应后的混合物加热至沸腾则成为蓝绿色悬浊液，未见分解出黑色氧化铜。这沉淀。若将反应后的混合物加热至沸腾则成为蓝绿色悬浊液，未见分解出黑色氧化铜。这 说明该沉淀具有较强的稳定性，此条件下受热不能发生分解，因此可以肯定该沉淀不是氢说明该沉淀具有较强的稳定性，此条件下受热不能发生分解，因此可以肯定该沉淀不是氢 氧化铜。实际上该沉淀应是碱式铜盐氧化铜。实际上该沉淀应

5、是碱式铜盐一般文献资料记载这种盐的组成为一般文献资料记载这种盐的组成为 Cu2(OH) 2SO4，也有的观点认为是，也有的观点认为是 Cu4(OH)6SO4，它的化学性质比较稳定，受热不易分解，它的化学性质比较稳定，受热不易分解。 这是由于实验所用的钠块较小，产生的氢氧化钠不足，因而未能使硫酸铜转化成氢氧化铜。这是由于实验所用的钠块较小，产生的氢氧化钠不足，因而未能使硫酸铜转化成氢氧化铜。 主要反应如下：主要反应如下：2Na+ 2H2O 2NaOH + H22CuSO4 + 2NaOH Cu2(OH)2SO4 + Na2SO4或或 4CuSO4 + 6NaOH Cu4(OH)6SO4 + 3N

6、a2SO4【实验实验 2】将一小块钠（约为豌豆大小）投入到将一小块钠（约为豌豆大小）投入到 10 毫升硫酸铜稀溶液里观察。论文毫升硫酸铜稀溶液里观察。论文 发表，反应异常。发表，反应异常。钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶嘶嘶”声响直至消失，析出蓝色絮声响直至消失，析出蓝色絮 状沉淀。若将反应后的混合物加热则很快变为黑色悬浊液状沉淀。若将反应后的混合物加热则很快变为黑色悬浊液,再将其离心沉淀后，上部溶液几再将其离心沉淀后，上部溶液几 乎无色，底部析出黑色固体，倾去上部溶液，加入少量稀硫酸振荡，黑色固体溶解，得到乎无色，底部析出黑色固体

7、，倾去上部溶液，加入少量稀硫酸振荡，黑色固体溶解，得到 蓝色溶液。由此可以肯定该黑色固体应是氧化铜，它是由蓝色絮状沉淀氢氧化铜在加热时蓝色溶液。由此可以肯定该黑色固体应是氧化铜，它是由蓝色絮状沉淀氢氧化铜在加热时 分解产生的。主要反应如下：分解产生的。主要反应如下：2Na+ 2H2O 2NaOH + H2CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4【实验实验 3】将将 23 小块钠（每块约为豌豆大小）先后投入到小块钠（每块约为豌豆大小）先后投入到 10 毫升硫酸铜稀溶液毫升硫酸铜稀溶液 里观察。里观察。钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四

8、处游动，发出“嘶嘶嘶嘶”声响直至消失，析出蓝色絮声响直至消失，析出蓝色絮 状沉淀，同时还发现反应混合物的颜色逐渐起了变化，稍加摇动可见混合物由普通蓝色变状沉淀，同时还发现反应混合物的颜色逐渐起了变化，稍加摇动可见混合物由普通蓝色变 为鲜亮的纯蓝色，且浑浊程度不大。若向混合物中加几滴稀硫酸，则混合物又恢复原来的为鲜亮的纯蓝色，且浑浊程度不大。若向混合物中加几滴稀硫酸，则混合物又恢复原来的颜色及重现蓝色絮状沉淀。论文发表，反应异常。这是为什么呢？从颜色及重现蓝色絮状沉淀。论文发表，反应异常。这是为什么呢？从基础无机化学基础无机化学 （尹（尹 敬执，申泮文敬执，申泮文.人民教育出版社人民教育出版社.

9、1980）一书中查到，这是因为氢氧化铜微显两性，它既）一书中查到，这是因为氢氧化铜微显两性，它既 能溶于酸，也能溶于强碱溶液。这里所用的钠量较大而生成了较多的氢氧化钠，溶液的碱能溶于酸，也能溶于强碱溶液。这里所用的钠量较大而生成了较多的氢氧化钠，溶液的碱 性很强，结果使部分氢氧化铜转化成四羟基合铜酸钠而溶解，四羟基合铜酸钠遇酸又析出性很强，结果使部分氢氧化铜转化成四羟基合铜酸钠而溶解，四羟基合铜酸钠遇酸又析出 氢氧化铜。论文发表，反应异常。主要反应如下：氢氧化铜。论文发表，反应异常。主要反应如下：2Na+ 2H2O 2NaOH + H2CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO

10、42NaOH+ Cu(OH)2 Na2Cu(OH)4值得注意的是，如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑钠与硫酸铜溶液值得注意的是，如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑钠与硫酸铜溶液 反应时沉淀的生成与溶解情况，那么通过各反应的化学计量数可以推导出：当两种反应物反应时沉淀的生成与溶解情况，那么通过各反应的化学计量数可以推导出：当两种反应物 的物质的量比的物质的量比 n(Na)/n(CuSO4)2 时，生成的沉淀未发生溶解；当时，生成的沉淀未发生溶解；当 2n(Na) /n(CuSO4)4 时，生成的沉淀部分溶解；当时，生成的沉淀部分溶解；当 n(Na)/n(CuSO4)4 时

11、，生成的沉时，生成的沉 淀全部溶解。因此，在未限定钠与硫酸铜溶液的相应量时，笼统地说两者反应后的溶液的淀全部溶解。因此，在未限定钠与硫酸铜溶液的相应量时，笼统地说两者反应后的溶液的 质量减轻显然是欠妥当的。质量减轻显然是欠妥当的。【实验实验 4】将一小块钠（约为绿豆大小）投入到将一小块钠（约为绿豆大小）投入到 10 毫升硫酸铜浓溶液里观察。毫升硫酸铜浓溶液里观察。钠浮在液面上，熔化成小球，钠球游动但明显较慢，发出钠浮在液面上，熔化成小球，钠球游动但明显较慢，发出“嘶嘶嘶嘶”声响直至消失，析出声响直至消失，析出 蓝色絮状沉淀。显然，这里所用的钠块较小而产生的氢氧化钠也不足，为何却不像上述蓝色絮状

12、沉淀。显然，这里所用的钠块较小而产生的氢氧化钠也不足，为何却不像上述实实 验验 1那样形成碱式铜盐呢？这是由于硫酸铜溶液较浓，反应时钠球附近的溶液里很快形成那样形成碱式铜盐呢？这是由于硫酸铜溶液较浓，反应时钠球附近的溶液里很快形成 了较多的絮状沉淀，它们既阻碍了钠球游动，又阻碍了生成的氢氧化钠向溶液里扩散，因了较多的絮状沉淀，它们既阻碍了钠球游动，又阻碍了生成的氢氧化钠向溶液里扩散，因 而主要就在溶液的上部形成了氢氧化铜，这时主要化学反应同上述而主要就在溶液的上部形成了氢氧化铜，这时主要化学反应同上述实验实验 2。若将反应后。若将反应后 的混合物振荡观察，则沉淀又由蓝色逐渐变为蓝绿色（这是由于

13、硫酸铜溶液略显酸性的缘的混合物振荡观察，则沉淀又由蓝色逐渐变为蓝绿色（这是由于硫酸铜溶液略显酸性的缘 故）故） ，这时主要化学反应同上述，这时主要化学反应同上述实验实验 1。【实验实验 5】将一小块钠（约为豌豆大小）投入到将一小块钠（约为豌豆大小）投入到 10 毫升硫酸铜浓溶液里观察。毫升硫酸铜浓溶液里观察。钠浮在液面上，熔化成小球，游动较慢，发出钠浮在液面上，熔化成小球，游动较慢，发出“嘶嘶嘶嘶”声响并偶尔有轻微燃爆声，析出声响并偶尔有轻微燃爆声，析出 蓝色絮状沉淀的同时，钠球附近的液面上不断出现黑色固体，直至钠球消失。若将反应后蓝色絮状沉淀的同时，钠球附近的液面上不断出现黑色固体，直至钠球

14、消失。若将反应后 的混合物小心倾去溶液后，加入少量稀硫酸振荡，则蓝色沉淀和黑色固体溶解，得到蓝色的混合物小心倾去溶液后，加入少量稀硫酸振荡，则蓝色沉淀和黑色固体溶解，得到蓝色 溶液。由此看来该黑色固体应是氧化铜，它是怎样形成的呢？与上述溶液。由此看来该黑色固体应是氧化铜，它是怎样形成的呢？与上述实验实验 4对比来看，对比来看， 这里的钠块较大，反应较之剧烈，加之钠球游动较慢，热量不能及时散失，温度相应较高，这里的钠块较大，反应较之剧烈，加之钠球游动较慢，热量不能及时散失，温度相应较高， 从而使得钠球周围的部分氢氧化铜发生了分解。主要反应如下：从而使得钠球周围的部分氢氧化铜发生了分解。主要反应如

15、下：2Na+ 2H2O 2NaOH + H2CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4Cu(OH)2 CuO + H2O【实验实验 6】将一小块钠（略比豌豆大）投入到将一小块钠（略比豌豆大）投入到 10 毫升硫酸铜浓溶液里观察。论文发毫升硫酸铜浓溶液里观察。论文发 表，反应异常。表，反应异常。钠浮在液面上，熔化成小球，稍作游动后便停在液面及烧杯内壁处，随着燃爆声发出钠浮在液面上，熔化成小球，稍作游动后便停在液面及烧杯内壁处，随着燃爆声发出 黄色火焰剧烈燃烧起来直至消失，析出蓝色絮状沉淀，同时还可见液面及烧杯内壁上有一黄色火焰剧烈燃烧起来直至消失，析出蓝色絮状沉淀，同时还可见液

16、面及烧杯内壁上有一 些黑色固体和暗红色固体。若将反应后的混合物小心倾去溶液后，加入少量稀硫酸振荡并些黑色固体和暗红色固体。若将反应后的混合物小心倾去溶液后，加入少量稀硫酸振荡并 润洗烧杯内壁，则蓝色沉淀和黑色固体溶解，暗红色固体部分溶解（杯壁及溶液里似有微润洗烧杯内壁，则蓝色沉淀和黑色固体溶解，暗红色固体部分溶解（杯壁及溶液里似有微 量红色不溶物）量红色不溶物） ，形成蓝色溶液。由此看来该黑色固体应是氧化铜，而暗红色固体中则可能，形成蓝色溶液。由此看来该黑色固体应是氧化铜，而暗红色固体中则可能 有氧化亚铜与单质铜（虽然氧化亚铜遇稀硫酸可发生歧化反应生成铜，但是杯壁上的红斑有氧化亚铜与单质铜（虽然氧化亚铜遇稀硫酸可发生歧化反应生成铜，但是杯壁上的红斑 点似应为先前反应所形成的铜）点似应为先前反应所形成的铜） 。为什么会出现该暗红色固体呢？我们初步认为，这里所用。为什么会出现该暗红色固体呢？我们初步认为，这里所用