黨文祥+李旭娃

摘要：中學(xué)化學(xué)教材中對(duì)Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物的敘述，存在與實(shí)際不符的情況，會(huì)對(duì)教學(xué)產(chǎn)生誤導(dǎo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，揭示了Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物隨時(shí)間、濃度、溫度的變化而變化的情況。提出了溶解性表中對(duì)生成物相應(yīng)符號(hào)的合理表述。指出了Cu（OH）2在教學(xué)中的重要性及教材的局限性。建議對(duì)Cu（OH）2的制取從量化著手，才能避免教學(xué)中的盲目性。并對(duì)其量化的具體操作進(jìn)行了舉例說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：Cu2+與OH-的組合；溶解性表；氫氧化銅；量化操作范圍

文章編號(hào)：1005–6629（2016）12–0070–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中學(xué)化學(xué)教材中，對(duì)于Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物都敘述為Cu（OH）2。酸、堿、鹽的溶解性表（下稱溶解性表）中，Cu2+與OH-的組合對(duì)應(yīng)的符號(hào)是“不”，根據(jù)表中的含義可知，“不”對(duì)應(yīng)的物質(zhì)也是Cu（OH）2。

然而，在教學(xué)實(shí)踐中，可溶性銅鹽溶液與堿溶液混合時(shí)，除了看到有藍(lán)色沉淀之外，還會(huì)看到有絳藍(lán)色溶液、絳藍(lán)色懸濁液以及藍(lán)色沉淀變黑等多種現(xiàn)象。不同的現(xiàn)象對(duì)應(yīng)著不同的物質(zhì)。Cu（OH）2的有關(guān)問(wèn)題是化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容之一，不同物質(zhì)及其現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)干擾有關(guān)教學(xué)的順利進(jìn)行。例如，向20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中加入10滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液時(shí)，其生成物是淺藍(lán)色（接近淺綠色）的物質(zhì)，而且并非絮狀，顯然不是Cu（OH）2。但根據(jù)教材內(nèi)容，不僅會(huì)將堿式硫酸銅誤認(rèn)為是Cu（OH）2，而且會(huì)將其淺藍(lán)色（接近淺綠色）誤認(rèn)為是藍(lán)色，將其非絮狀誤認(rèn)為是絮狀。這樣，對(duì)物質(zhì)的顏色和狀態(tài)的印象、概念的形成以及判斷標(biāo)準(zhǔn)的形成都會(huì)產(chǎn)生干擾或誤導(dǎo)。因此，為了教學(xué)需要，必須弄清楚不同現(xiàn)象分別對(duì)應(yīng)什么物質(zhì)，這些物質(zhì)分別是在什么條件下制取的，才有可能避免與教學(xué)無(wú)關(guān)問(wèn)題的出現(xiàn)，為教學(xué)創(chuàng)造有利條件。

1 實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)1 （1）取2支小試管，分別編為1號(hào)和2號(hào)。向1號(hào)中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入12滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液（吸取兩種溶液時(shí)，分別用相同型號(hào)的膠頭滴管，以減小其體積之差，下同），振蕩后靜置。向2號(hào)試管中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，振蕩后靜置。兩個(gè)試管中，上部都是無(wú)色液體，下部都是沉淀。1號(hào)中沉淀為淺藍(lán)色，2號(hào)中沉淀為藍(lán)色。1號(hào)試管放置幾十天（塞緊試管口，以防水分蒸發(fā)）也不變黑，而2號(hào)試管放置1小時(shí)后，藍(lán)色沉淀中出現(xiàn)了黑色，而且黑色越來(lái)越深。

（2）再取2支試管，分別編為3號(hào)和4號(hào)。向3號(hào)試管中加入濃度和體積與1號(hào)中完全相同的兩種溶液，振蕩。向4號(hào)試管中加入濃度和體積與2號(hào)中完全相同的兩種溶液，振蕩。顯然，3號(hào)和4號(hào)中的生成物應(yīng)該分別與1號(hào)和2號(hào)中的生成物相同。分別用酒精燈加熱，當(dāng)剛出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象時(shí)移離火焰，等待片刻，再接觸火焰。如此反復(fù)，使液體溫度保持在80℃與沸點(diǎn)之間?？梢钥吹剑?號(hào)試管如此加熱幾分鐘都沒(méi)有黑色出現(xiàn)，而4號(hào)試管加熱至還未沸騰就出現(xiàn)變黑現(xiàn)象，當(dāng)剛沸騰時(shí)，就全部變?yōu)楹谏囊后w混合物了。

實(shí)驗(yàn)2 取2支小試管，分別編為1號(hào)和2號(hào)。向1號(hào)中加入20滴5 mol·L-1的NaOH溶液，再加入5滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，振蕩后靜置?？梢钥吹缴喜砍霈F(xiàn)絳藍(lán)色液體，下部出現(xiàn)藍(lán)色沉淀（藍(lán)色因受絳藍(lán)色的影響而不明顯）。十幾分種后，液體還未澄清，沉淀就已經(jīng)完全變成了黑色。向2號(hào)試管中加入20滴14 mol·L-1的NaOH溶液，再加入3滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，充分振蕩?？梢钥吹皆嚬苤兄挥薪{藍(lán)色的溶液。

實(shí)驗(yàn)3 取2支小試管，在1支中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，向另1支試管中加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，同放于80℃以上的水浴中加熱數(shù)分鐘，使兩種溶液的溫度都升至80℃以上。趁熱將NaOH溶液倒入裝CuSO4溶液的試管中?？梢钥吹?，液體混合時(shí)立刻變黑，靜置后分層，上部為無(wú)色液體，下部為黑褐色沉淀。

實(shí)驗(yàn)4 取1支小試管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)2中的2號(hào)實(shí)驗(yàn)，使其用量和操作與其完全相同。得到絳藍(lán)色的[Cu（OH）4]2-溶液。然后向其中加入原混合液總滴數(shù)（23滴）6倍（138滴）的水，振蕩后靜置。1天后傾斜試管觀察，試管底部和試管壁上是黑色或黑褐色的沉淀CuO（因分布多少和疏密不同，其顏色有所不同），從其上部看到液體由絳藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色。而實(shí)驗(yàn)2中2號(hào)試管中的絳藍(lán)色溶液放置約10～40天，溶液顏色仍未改變，但其下部有很少量黑色沉淀出現(xiàn)，而且逐漸增多。

2 問(wèn)題分析

（1）實(shí)驗(yàn)1中：①1號(hào)和2號(hào)試管中沉淀的顏色不同；②3號(hào)和4號(hào)試管中的沉淀，在加熱時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象不同。說(shuō)明1號(hào)和2號(hào)試管中的沉淀是不同物質(zhì)。由資料[1]可知，Cu（OH）2受熱易分解，在溶液中加熱至80℃，就變?yōu)楹诤稚腃uO。由此可以推知，4號(hào)試管中的沉淀是Cu（OH）2，進(jìn)而可以推知2號(hào)試管中的沉淀也是Cu（OH）2。

3 歸納總結(jié)

由上述內(nèi)容可知：

（1）Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物隨時(shí)間、濃度、溫度的變化而變化。所以，其生成物有多種，Cu（OH）2只是其中之一。Cu（OH）2只能在一定時(shí)段內(nèi)存在，是過(guò)渡性物質(zhì)。

（2）溶解度概念中，溫度是一定的。而在溶解性表中，又規(guī)定了其溫度為20℃。所以，在20℃時(shí)，對(duì)于Cu2+與OH-的組合：①如果兩種離子在混合液中的濃度一定，僅從時(shí)間變化的角度來(lái)審視，在溶解性表中的符號(hào)應(yīng)該是“不（變）-”；②如果不考慮時(shí)間因素，僅從濃度變化的角度來(lái)審視，在溶解性表中的符號(hào)應(yīng)該是“不（或）-”。而在實(shí)際教學(xué)中，在判斷復(fù)分解反應(yīng)或離子反應(yīng)能否進(jìn)行時(shí)，兩種情況都是存在的。綜合起來(lái)，可以用“不，-”來(lái)表示。

所以，對(duì)于溶解性表，要用變化的觀點(diǎn)、從不同的角度來(lái)研究，才能得出更為合理、完善、科學(xué)的結(jié)論。

4 對(duì)氫氧化銅的教學(xué)建議

4.1 Cu（OH）2在教學(xué)中的重要性

Cu（OH）2的制取及其有關(guān)性質(zhì)，主要是在初中介紹的。其目的之一就是讓學(xué)生知道生成Cu（OH）2的原理，并通過(guò)觀察初步感知Cu（OH）2的藍(lán)色和絮狀，形成印象和概念，幫助其形成對(duì)其他顏色和物質(zhì)狀態(tài)的分辨能力。所以，教學(xué)中制取Cu（OH）2時(shí)，明確地顯示其標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)色和絮狀特點(diǎn)，顯得尤為重要。

4.2 教材的局限性

在中學(xué)階段，學(xué)生的認(rèn)知水平和接受能力是有限的，教材中對(duì)知識(shí)內(nèi)容的介紹不宜太多太深。所以，在編寫教材的過(guò)程中，不論是圖文內(nèi)容還是溶解性表，都只說(shuō)Cu（OH）2，而對(duì)其他問(wèn)題避之不談（當(dāng)然這不能說(shuō)成是錯(cuò)誤的）。但教材內(nèi)容的回避，是回避不了教學(xué)中可能遇到的實(shí)際問(wèn)題的。因?yàn)楦鶕?jù)教材內(nèi)容，只要是Cu2+與OH-的反應(yīng)，不論什么情況，都會(huì)理所當(dāng)然地認(rèn)為其生成物就是Cu（OH）2，都會(huì)理所當(dāng)然地寫出化學(xué)方程式Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓，也就會(huì)自然而然地將相應(yīng)物質(zhì)的顏色和狀態(tài)認(rèn)為就是Cu（OH）2的顏色和狀態(tài)。這樣，教材必然會(huì)對(duì)Cu（OH）2的教學(xué)產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.3 建議對(duì)Cu（OH）2的制取采取量化處理

鑒于上述原因，必須弄清Cu2+與OH-在什么條件下的生成物是Cu（OH）2，Cu（OH）2在什么條件下才會(huì)充分顯示其標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)特征，為此，就要從溶液的量化著手。經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證，用0.1～0.3 mol·L-1的CuSO4溶液和NaOH的溶液，其效果最好，而且對(duì)其用量（體積）的多少容易調(diào)節(jié)和掌控。當(dāng)混合液中n（Cu2+）：n（OH-）=1：2時(shí)，得到的是3Cu（OH）2·CuSO4與Cu（OH）2的混合物。在實(shí)際操作中，當(dāng)兩種溶液的濃度在0.1～0.3 mol·L-1的范圍內(nèi)時(shí)，所用體積的量以1：10≤n（Cu2+）：n（OH-）≤1：3為大致條件。這樣，濃度的限制，避免了[Cu（OH）4]2-的生成，體積的限制，又避免了堿式硫酸銅的生成。在此條件下，就可以放心地制取“純度高”、疏密適宜、標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)色、絮狀明顯、放置相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)變黑的最適宜示范教學(xué)的Cu（OH）2沉淀。

例如，教學(xué)中用0.1 mol·L-1的CuSO4溶液與0.2 mol·L-1的NaOH溶液制取Cu（OH）2，應(yīng)取兩種溶液各為多少？答：首先對(duì)n（Cu2+）：n（OH-）在1：10～1：3之間任取一個(gè)值，例如取1：6，那么[c（Cu2+）·V（Cu2+）]：[c（OH-）·V（OH-）]=[0.1 mol·L-1×V（Cu2+）]：[0.2 mol·L-1×V（OH-）]=1：6，則V（OH-）=3V（Cu2+），其中V的單位可以是滴，也可以是mL。當(dāng)V（Cu2+）=20滴時(shí)，V（OH-）=60滴。當(dāng)V（Cu2+）=1mL時(shí)，V（OH-）=3mL?！?/p>

觀察用較小濃度的溶液制取的Cu（OH）2時(shí)，建議最好在20分鐘之內(nèi)完成。

參考文獻(xiàn)：

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