羅宿星，勾華，伍遠(yuǎn)輝

（遵義師范學(xué)院化學(xué)系，貴州遵義563002）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)中學(xué)教學(xué)中占有很重要的地位[1]。幾乎每節(jié)課都需要借助實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生加深對知識的理解，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，也能提高課堂的質(zhì)量[2-3]。但現(xiàn)在的課本中有些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)有不足之處，如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，產(chǎn)生有毒氣體，或者產(chǎn)生的氣體會(huì)污染環(huán)境等，這樣的實(shí)驗(yàn)就需要去改進(jìn)[4]。

1 現(xiàn)行教材中銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的不足

現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材（化學(xué)Ⅰ）銅與濃硫酸反應(yīng)教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)上存在以下不足之處：在反應(yīng)過程中不易控制反應(yīng)的進(jìn)行；產(chǎn)生的有毒氣體二氧化硫可能因吸收不完全而泄漏到空氣中，既有害師生身體健康，又會(huì)污染環(huán)境，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不太明顯。

對于銅與濃硫酸反應(yīng)裝置的不足之處，目前的改進(jìn)主要集中在通過抽動(dòng)銅絲來控制反應(yīng)的進(jìn)行，用堿溶液[5]、塑料袋等吸收多余的有毒氣體二氧化硫等方面，但都存在不能反復(fù)使用、不易控制等缺點(diǎn)。

2 本文對銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

本文對銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置作了改進(jìn)，其裝置見圖1。

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

讓學(xué)生觀察到有藍(lán)色的硫酸銅溶液生成；觀察到有二氧化硫氣體生成。

（2）實(shí)驗(yàn)原理

（3）實(shí)驗(yàn)用品

細(xì)銅絲一小撮、鎳鉻絲一根、具支試管兩支、鐵架臺(tái)、酒精燈，98%的濃硫酸溶液、品紅溶液、20%的NaOH溶液。

（4）實(shí)驗(yàn)步驟

按照實(shí)驗(yàn)裝置圖將裝置安裝好，檢查裝置的氣密性；取98%的濃硫酸5ml稀釋為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的硫酸，加到1號具支試管中，用帶有鎳鉻絲和玻璃導(dǎo)管的橡皮塞塞好（細(xì)銅絲不能與濃硫酸接觸）；在2號具支試管中加入5ml品紅溶液，用帶有玻璃導(dǎo)管的橡皮塞塞緊（插入品紅溶液的導(dǎo)管要深入到液面以下）；在小燒杯中加入20%的NaOH溶液20ml，用來吸收多余的有毒氣體二氧化硫。

用酒精燈在1號具支試管下加熱，待硫酸沸騰后抽動(dòng)鎳鉻絲，使細(xì)銅絲與硫酸接觸并反應(yīng)，產(chǎn)生的二氧化硫氣體通過玻璃導(dǎo)管與品紅溶液反應(yīng)。待品紅溶液褪色后，抽動(dòng)鎳鉻絲，使銅絲與硫酸分開，反應(yīng)停止。然后拆開2號具支試管口的橡皮塞（防止倒吸），最后拆去酒精燈，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束。

（5）結(jié)論

1）用20%的氫氧化鈉吸收多余的二氧化硫，使實(shí)驗(yàn)在密閉的環(huán)境下進(jìn)行，防止有毒氣體泄露，既有利于師生健康，又有利于環(huán)境的保護(hù)；

2）在反應(yīng)過程中可通過抽動(dòng)鎳鉻絲來控制反應(yīng)的進(jìn)行，操作方便。因?yàn)殒囥t絲的硬度比銅絲的大，有利于操作，且不與70%硫酸反應(yīng)；

3）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。首先，用銅絲來代替銅片，增大了銅與濃硫酸的接觸面積，使反應(yīng)速率加快；其次，將98%的濃硫酸稀釋為70%的硫酸，能讓學(xué)生容易觀察到藍(lán)色的硫酸銅溶液生成。教材中采用的是98%的硫酸與銅片反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中往往看不到藍(lán)色的硫酸銅溶液，或者在硫酸銅溶液中有黑色物質(zhì)生成，或者產(chǎn)物為墨綠色的濁液。究其原因是：98%的濃硫酸的吸水性比70%的強(qiáng)，且98%的濃硫酸沸點(diǎn)高達(dá)338℃，而硫酸銅晶體在258℃時(shí)就全部失水，加熱的過程中，水分被蒸發(fā)掉，硫酸銅在非水體系中不顯藍(lán)色，因此看不到藍(lán)色的硫酸銅溶液生成，只看到黑色固體。有人認(rèn)為該黑色物質(zhì)為銅與濃硫酸共熱時(shí)反應(yīng)生成的硫化銅和硫化亞銅的混合物[6]。也有人認(rèn)為，銅與濃硫酸反應(yīng)時(shí)有多種副反應(yīng)發(fā)生[7]，如：

隨著溫度的升高，濃硫酸氧化性增強(qiáng)，繼續(xù)發(fā)生如下的副反應(yīng)：

在二氧化硫逸出的同時(shí)，銅片上的硫化銅和硫化亞銅黑色沉淀掉落，與淡黃色固體硫和少量藍(lán)色硫酸銅水合物混合，形成墨綠色的濁液。第三，用品紅溶液來代替試紙，使學(xué)生更容易觀察到反應(yīng)的變化，產(chǎn)生的氣體二氧化硫能使品紅溶液褪色，說明其具有漂白性。

[1] 人民教育出版社.全日制普通高級中學(xué)教科書（必修）化學(xué)[M].北京:民教育出版社,2003.

[2] 趙受高.淺議新課程下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性[J].讀與寫(教育教學(xué)刊),2007,(6):64.

[3] 婁廣信.濃稀HNO3氧化性強(qiáng)弱辨析[J].消費(fèi)導(dǎo)刊,2007,(4):77-89.

[4] 葉瑞心.論化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)教學(xué)中的地位和作用[J].科技資訊,2007,(7):45-46.

[5] 董曉輝.銅與濃硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育,1999,(9):44.

[6] 蔣郴立.銅與濃硫酸反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器(綜合版),2005,22(4):27-28.

[7] 楊麗君,沙麗麗.銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的探究[J].玉溪師范學(xué)院學(xué)報(bào),2005,22(12):43-45.