铜与浓硫酸反应中硫酸浓度的最佳条件探究

１∶ ０． ４
１３． １
反应速度明显减慢，现象同上。
１∶ ０． ５ １∶ ０． ６ １∶ ０． ７ １∶ ０． ８ １∶ ０． ９
１２． ３ １１． ５ １０． ８ １０． ２ ９． ７
反应速度较慢，溶液为浅蓝色—品红 退色—产物为灰黑色浊液，稀释后溶 液为灰蓝色。
反应速度较慢，溶液为浅蓝色—品红 退色—产物灰白色，稀释后溶液为透 明蓝色。
１０ １１ １２ １３
Ｖ（Ｈ２ ＳＯ４ ） ∶ Ｖ（Ｈ２ Ｏ）
１∶ ０． ３
Ｃ（Ｈ２ ＳＯ４ ） ／ ｍｏｌ·Ｌ － １
实验现象
１４． ２
较少白 雾—铜 片 上 有 大 量 气 体—溶 液呈浅 绿 色—品 红 溶 液 退 色—反 应 后溶液为 灰 黑 色 浊 液—大 量 黑 色 物 质析出，稀释后溶液为灰蓝色。
一、实验所需仪器及药品 1.实 验 仪 器 大 试 管 （1支 ）、 酒 精 灯 （1盏 ）、 铁 架 台 （3个 ）、 具 支 小 试 管 （2 支 ）、烧 杯 （1个 ）、漏 斗 （1个 ） 2.实 验 药 品 浓 硫 酸 、铜 片 、20%NaOH溶 液 二、实验装置
实验 编号
４ ５ ６
７
８
９
-1
度约为15.3—11.5mol·L ）的硫酸。 2.浓 硫 酸 与 铜 能 发 生 反 应 的 最 低 浓 度 随着硫酸浓度的减小， 加热时能与铜反应的最低浓度的
-1
硫酸是：V（H2SO4）∶V（H2O）为1∶0—1∶1.0（约 为9.2mol·L ）的 硫
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酸。 【V（H2SO4）∶V（H2O）为1∶1.1即硫酸浓度为8.8mol·L 时反应 极慢，反应仍可进行的原因可能是加热过程中蒸发了水分，溶 液浓缩了，有待进一步探究。 】
摘 要： 本文通过让铜与一系列不同浓度的浓硫酸共热 反应， 探究得出实验中浓硫酸的最佳浓度范围和能发生反应 的最低浓度界限。
关键词： 铜 浓硫酸 最佳浓度 最低浓度
铜片与浓硫酸在加热的条件下反应现象通常描述为：溶 液变为蓝色，有能使品红溶液退色的刺激性气味的气体生成。 但是通过反复实验发现：反应中常常会有黑色的物质生成，有 时还会有白色物质析出，这与教材提供的反应原理有悖。 这是 什么原因呢？ 浓度是影响物质性质的一个重要因素，溶液浓度 的不同可能导致物质性质的差异， 而且对于某一物质使其性 质发生“质”变的“浓”和“稀”有一定的界限。 为了较好地配合 铜与浓硫酸反应一般规律的教学， 使学生在反应过程中观察 到溶液变为蓝色的现象，我对反应中硫酸的浓度进行了探究。
实1验28 Ｖ（Ｈ２ ＳＯ４ ） Ｃ（Ｈ２ ＳＯ４ ）
实验现象
图2 铜与不同浓度的硫酸反应生成的CuSO4溶液颜色对比图 五、结论 1.浓 硫 酸 与 铜 反 应 的 最 佳 浓 度 范 围 V（H2SO4）∶V（H2O）为1∶0—1∶0.1（浓 度 约 为18.4—16.7mol·
-1
L ）的浓硫酸与铜反应产生黑色物，反应过程观察不到溶液呈 蓝色。 因此，为了便于观察溶液为蓝色宜选用1∶0.2—1∶0.6（浓
参考文献： ［1］陆 军.硫 酸 和 硝 酸 与 铜 反 应 时 浓 稀 界 限 的 实 验 探 究 ［J］. 教 学 仪 器 与 实 验 ，2005，（9）：12-13. ［2］汤 永 娥.铜 与 浓 硫 酸 反 应 实 验 的 改 进 ［J］.湖 北 中 小 学 实 验 室 ，1999，（2）：26. ［3］胡 苗 ，陈 贝 ， 胡 超 凯 . 铜 与 浓 硫 酸 共 热 反 应 实 验 变 黑 现 象 的 探 究 ［J］.研 究 性 学 习 探 索 ，2005，（7-8）：45.
１６． ７
较多白 雾—铜 片 表 面 变 黑—溶 液 为 墨绿色—大 量 气 体 生 成—品 红 溶 液 退色—产物为黑色浊液，稀释后溶液 为蓝色。
１５． ３
较少白 雾—铜 片 上 有 大 量 气 体—溶 液呈蓝 绿 色—品 红 溶 液 退 色—反 应 后溶液为蓝色—有白色物质析出，稀 释后溶液为蓝色。
１∶ １． １
８． ８
反应速度 极 其 慢，几 乎 不 反 应，现 象 同 ９。
１∶ １． ２
８． ４
不反应
① ②③
图1 铜与浓硫酸反应装置图 （注 ：①防 倒 吸 ；②品 红 溶 液 ；③20%NaOH溶 液 ） 三、实验步骤 1.按 照 实 验 装 置 图 搭 建 仪 器 装 置 ； 2.检查装置气密 性 ，可 加 热 大 试 管 ，观 察 装 有 品 红 溶 液 的 具支试管是否有气泡冒出，停止加热后是否形成一段水柱； 3.装置气密性良好，往大试管中加入0.2g铜片和相应浓 度 的 硫 酸 ，往 除 尾 气 的 烧 杯 中 加 入 20%NaOH溶 液 ； 4.加 热 大 试 管 ，观 察 记 录 反 应 现 象 ； 5.实 验 结 束 ，拆 除 实 验 装 置 。 四、实验现象
白色，稀释后溶液为蓝色。
２
郑茹丹
１∶ ０． １
１６． ７
较多白 雾—铜 片 表 面 变 黑—溶 液 为 墨绿色—大 量 气 体 生 成—品 红 溶 液 退色—产物为黑色浊液，稀释后溶液 为蓝色。
（广西师范大学 化学化工学院，广３ 西 桂林１∶ ０． 5２41004）１５． ３
较少白 雾—铜 片 上 有 大 量 气 体—溶 液呈蓝 绿 色—品 红 溶 液 退 色—反 应 后溶液为蓝色—有白色物质析出，稀 释后溶液为蓝色。
不同浓度的硫酸与铜片反应时的实验现象
实验 编号
１
２
３
Ｖ（Ｈ２ Ｓwk.baidu.com４ ） ∶ Ｖ（Ｈ２ Ｏ）
１∶ ０
１∶ ０． １
１∶ ０． ２
Ｃ（Ｈ２ ＳＯ４ ） ／ ｍｏｌ·Ｌ － １
实验现象
１８． ４
大量白 雾—铜 片 表 面 变 黑—大 量 气 体生成—品 红 溶 液 退 色—产 物 为 灰 白色，稀释后溶液为蓝色。
反应 速 度 慢，溶 液 浅 蓝 色—品 红 退 色—产物为灰黑色浊液，稀释后溶液 为灰蓝色。
反应速度很慢，很久才观察到溶液呈 浅蓝色—品 红 溶 液 退 色—产 物 为 棕 褐色，稀释后为灰蓝色。
反应速度更慢，溶液呈浅蓝色—品红 溶液退色—产物为灰白色，稀释后为 淡蓝色。
１∶ １． ０
９． ２
反应速度非常慢，现象同 ９。
○ 理化生教学与研究 2012年第19期
周刊
实验 编号
Ｖ（Ｈ２ ＳＯ４ ） Ｃ（Ｈ２ ＳＯ４ ） ∶ Ｖ（Ｈ２ Ｏ） ／ ｍｏｌ·Ｌ － １
实验现象
铜与浓硫酸反应中硫酸浓度的最佳条件探究 １
１∶ ０
１８． ４
大量白 雾—铜 片 表 面 变 黑—大 量 气 体生成—品 红 溶 液 退 色—产 物 为 灰