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1、铜与浓硫酸反应的实验探究铜与浓硫酸反应的实验探究(教师卷)(教师卷)一、探究冲动 在学习硫酸一节中,涉及铜与浓硫酸的反应。在演示实验中出现一些问题及教材 中未提及的现象。如:检验 SO2时,品红溶液易倒吸;反应结束后,试管中除溶液变蓝以 外,还产生白色、黑色固体物质。如何解决倒吸,试管中白色、黑色物质又是什么?学生 希望能探其究竟。 二、思维的火花 针对以上问题,学生就如何解决倒吸及试管中产物检验做了一些设计。特别是试管中 产物可能是什么?由于浓 H2SO4可能过量,它又可吸水,白色固体可能是 CuSO4,而黑色 固体可能是 Cu 的其它氧化产物,具体是什么?有待查阅资料,做出假设,再以实验论
2、证。 三、实验设计 1、为解决倒吸问题,学生自然联想到制备氯化氢的尾气处理,并由此推广。 设计思路一: 以倒置漏斗放于吸收液面,恰与之接触。既可增大接触面,又可防倒吸。 (如图一) 设计思路二: 使导管恰与吸收液接触,不伸入其中。 (如图二)设计思路三: 在发生装置与吸收装置之间添加一根试管,即可避免直接倒吸。 (如图三) 2、检验白色固体 设计思路:可取少量固体沉淀物,加水,观察其颜色变化。说明 Cu2+存在。再用盐酸 酸化的 Ba2+检验 SO42存在。 3、检验黑色固体 设计思路:由于浓 H2SO4与 Cu 反应,可能还会生成 Cu2O、CuS,检验 CuS,根据 CuS 要与浓 HNO
3、3反应生成红棕色 NO2气体,即可检验。而 Cu2O 遇浓氨水变深蓝色即可 检验。 四、实验探究 学生分组,针对三种情况分组进行。查阅资料,设计实验,观察现象,得出结论: 第一组:改进实验装置,防止品红溶液倒吸 设计思想:尽量使品红少倒吸,甚至于不倒吸,可用干燥管代替普通导管,让品红溶液在导管中下部 停留。 实验仪器:铁架台,酒精灯,试管,橡胶塞(单孔) ,胶皮导管, 干燥管(防倒吸装置使用如图第 4 组)试剂药品:铜片,浓 H2SO4(98) ,品红溶液 步骤现象原理 检查气密性 拼接装置,将 2-3ml 浓 H2SO4倒入试管, 放入 Cu 片浓 H2SO4的无色溶液变绿, Cu 片失去光
4、泽变黑。Cu2H2SO4(浓) CuSO42H2OSO2酒精灯加热至完全 反应 品红溶液渐渐由红色变为无 色。SO2与品红溶液中溶质反应生成无 色不稳定化合物 移开酒精灯品红溶液渐渐倒吸,至玻璃 球中下部停止反应试管中压强小于品红溶液和压 强,溶液被压入玻璃管其它设计:第二组:白色固体检验 设计思想:白色固体可能是 CuSO4,取反应沉淀加水以验证。 实验仪器:铁架台,大试管,单孔橡皮塞,导管,烧杯 实验试剂:蒸馏水 实验步骤现象原理 取 Cu 与浓 H2SO4反应后剩余的固 体加水溶液变蓝CuSO45H2OCuSO45H2O第三组:黑色固体检验 设计思想:经分析黑色沉淀可能为 Cu2O 和
5、CuS,通过反应验证。 实验仪器:铁架台,大试管,单孔橡皮塞,导管,烧杯 实验试剂:药品,铜片,浓硫酸,浓硝酸,浓氨水 实验步骤现象原理 加热铜片至完全反应,加水 溶解 CuSO4,滤出沉淀 将沉淀分为两部分 向盛有一部分该沉淀的试管 滴加浓 HNO3产生红棕色气体硫化铜遇浓 HNO3反应生成 NO2 CuS+10HNO3(浓)=Cu(NO3)2+ H2SO4+8NO2+4H2O 向一盛有另一部分沉淀的试 管滴加浓氨炎溶液变为深蓝氧化亚铜遇浓氨水溶液变深蓝五、实验结论: 1、第一组实验中防倒吸装置还可不断增加、完善。 2、第二组实验中黑色沉淀成分复杂,在此只作了初步假设、验证。还有待进一步探
6、讨。实验过程中黑色沉淀的量较少,要注意收集。 3、对于一、二、三组实验可全体学生分组进行;也可全体学生每次研究一个问题, 教师可适时安排。图一图二图三1 2 3 4 54、可能学生会提出浓 H2SO4除与 Cu 反应,能否与其它金属反应?特别是与活泼金属 反应时,会产生氢气吗?对于这些问题可引导学生进一步探讨。 六、实验拓展 1、向 50mL 18molL1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后,被还原 的 H2SO4的物质的量( ) A、小于 0.45molB、等于 0.45mol C、在 0.45mol 和 0.9mol 之间D、大于 0.45mol 2、某学生课外活动小组利用
7、右图所示装置分别做如下实验: (1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却 后恢复红色,则原溶液可能是溶液;加热时溶液由 红色逐渐变浅的原因是 。 (2)在试管中注入无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复 无色,则此溶液可能是溶液;加热时溶液由无色变 为红色的原因是。七、信息链接: 1、人民教育出版社高一教材硫酸 2、人民教育出版社全日制普通高级中学(必修)化学第一册教师用书 铜与硫酸在加热条件下发生反应时,常产生黑色沉淀,有时会影响蓝色溶液的观察。 这往往是由于铜过量或硫酸浓度不够造成的,除了教材上介绍的反应外,加热过程中往往 发生下列反应:5Cu+H2SO4(浓)3
8、CuSO4+Cu2S+4H2OCu2S+2H2SO4(浓)CuSO4+CuS+SO2+2H2OCu2S+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+S+2H2O由于 Cu2S 和 CuS 都是黑色,因而液体呈黑色。 3、高等教育出版社无机化学(第三版)下册3Cu2S+16HNO3(浓)6Cu(NO3)3+3S+4NO+8H2O3CuS+2NO3+8H+3Cu2+3S+8H2O铜与浓硫酸反应的实验探究铜与浓硫酸反应的实验探究(学生卷)(学生卷)一、疑窦丛生我们在学习硫酸一节中,遇到“浓硫酸与铜反应”这样一个实验。教材中对该实验现象的描述为:“浓硫酸与铜在加热时能发生反应,放出能使紫色石蕊试液变红或使品
9、红溶液褪色的气体。反应后生成物的水溶液显蓝色。 ”你在观察这个实验时,其现象是否与书中描述完全一致?如有不同,表现在:二、思维的火花针对你发现的问题,你的想法是:三、实验设计(一)设计思路(二)实验装置图及仪器、药品四、探究过程请同学们分组,分别研究一种设计思路,设计记录表格,记录观察结果,得出各自结论。五、实验结论六、实验拓展:1、向 50mL 18molL1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热。充分反应后,被还原的 H2SO4的物质的量( )A、小于 0.45molB、等于 0.45molC、在 0.45mol 和 0.9mol 之间D、大于 0.45mol2、某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验:(1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是溶液;加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是。(2)在试管中注入无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是溶液;加热时溶液由无色变为红色的原因是。