钠与硫酸铜反应的实证分析_刘怀乐
钠与硫酸铜溶液反应产物的实验研究
钠与硫酸铜溶液反应产物的实验研究作者：丁伟孙安贵来源：《化学教学》2017年第08期摘要：精心设计了钠与微量硫酸铜溶液发牛化学反应的实验及产物研究，通过改变和控制实验条件等探究证实了该反应产物有红色固体物质铜、黑色氧化铜、砖红色的氧化亚铜和淡黄色的过氧化钠等物质。
关键词：钠；CuSO4溶液；产物研究；实验探究；实验设计文章编号：1005-6629（2017）8-0055-05中图分类号：G633.8文献标识码：B1问题的提出高中学生初学金属钠的性质时，会联想先前学习过的金属活动性顺序及其相互置换的规律：铁比铜活泼，所以铁从硫酸铜溶液中置换出了红色的固体铜，则据此推断：钠比铁更活泼，肯定能将硫酸铜溶液中的铜置换出来。
实际上，该实验通常是将绿豆粒大小的钠放人盛有硫酸铜溶液的大烧杯或水槽中，即刻便发生剧烈的化学反应，但是没有观察到红色固体铜析出而是析出了蓝色沉淀。
为什么事实与学生的推断不同呢？钠不能把硫酸铜中的铜置换出来吗？钠与硫酸铜溶液发生化学反应过程中会析出蓝色沉淀，一般认为是发生了如下的化学反应：钠先和水发生置换反应生成氢氧化钠和氢气，接着氢氧化钠和硫酸铜发生复分解反应生成氢氧化铜和硫酸钠。
看似简单的一个问题，但是查阅文献发现，少量硫酸铜溶液和钠反应时，实验中可能会有铜生成。
硫酸铜溶液少量，钠过量时，对于是否有铜的生成，文献研究结果归纳总结为两种观点：（1）钠与过量的硫酸铜溶液反应产生的氢氧化铜受热分解生成氧化铜，氧化铜又被产生的氢气还原成铜。
（2）足量的钠直接置换出少量硫酸铜溶液中的铜。
2Na+CuSo4→Na2So4+Cu鉴于此，本研究设计并进行了一系列的化学试验，试图探究如下问题：（1）少量硫酸铜溶液与钠发生化学反应的产物是什么？（2）不同浓度硫酸铜溶液与钠发生化学反应的产物是否有所不同？（3）少量硫酸铜溶液与钠发生化学反应中，如果有铜生成，是否还有其他物质生成？2实验过程2.1实验设计为了探究不同浓度微量硫酸铜溶液与钠的化学反应产物，本实验设计如下：配制0.125%、0.25%、0.5%、1%、5%、10%、I5%和饱和的CuSO4溶液各lOOmL备用。
钠单质和硫酸铜反应化学方程
钠单质和硫酸铜反应化学方程
钠单质和硫酸铜反应会生成什么产物呢？首先我们需要知道钠
单质的化学式是Na，硫酸铜的化学式是CuSO4。
钠单质和硫酸铜反
应的化学方程式可以写作，2Na + CuSO4 → Na2SO4 + Cu。
在这个
方程式中，钠单质（Na）和硫酸铜（CuSO4）发生了双替换反应，生
成了硫酸钠（Na2SO4）和铜（Cu）。
这是一个经典的化学反应，符
合化学方程式的平衡条件。
从反应的角度来看，钠单质和硫酸铜反应是一种还原-氧化反应。
在这个反应中，钠单质失去了电子，被氧化成钠离子（Na+），而硫
酸铜中的铜离子（Cu2+）接受了这些电子，被还原成了铜单质（Cu）。
这种反应符合氧化还原反应的基本特征。
另外，从化学方程式的角度来看，钠单质和硫酸铜反应的化学
方程式也展示了化学反应中物质的转化过程。
化学方程式清晰地描
述了反应物和生成物的摩尔比例关系，以及反应中发生的化学变化。
这有助于我们理解反应的热力学和动力学特性。
总的来说，钠单质和硫酸铜反应的化学方程式不仅展现了化学
反应的基本特征，还有助于我们理解反应的物质转化过程和反应类型。
关于金属钠与硫酸铜溶液的反应探究
关于金属钠与硫酸铜溶液的反应探究摘要：我们高中化学教学过程中，学生或者教师常将金属活动性和元素金属性概念混为一谈，没有加以辨析，同时教材也没有加以区别。
如人教版高中《化学（必修加选修）》（第一册）对于判断元素金属性的依据这样叙述道：元素金属性的强弱，可以从它的单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它的最高价氧化物和水化物——氢氧化物的碱性强弱来判断。
但是金属在溶液中发生置换反应是一个复杂的过程，既包括金属原子脱离晶体表面变为气态原子，气态原子变为气态阳离子，气态阳离子再变为水合离子的过程；又包括被置换的金属由水合离子变为气态离子，气态离子得电子变为气态原子，气态原子沉积变为金属的过程。
金属的电极电势就是综合考虑上述各种因素并用以表示金属活动性强弱的物理量。
关键字：金属性离子电极电势水合离子金属活动性顺序置换反应I n d e x：O u r hi gh s ch oo l c h em i s t r y t e a c hi n g pr o c es s, st u d en t s o r t e a ch e r s o f t e n m e t a l a c t i v i t y a n d t h e c on c e pt of m i x ed m et al l i c e l em e nt, n ot t o b e A n al ys i s, an d m at er i al s n ot t o b e di s t i n gu i s h ed. S u ch as P EP H i gh S c ho ol"C h em i st r y (c om pu l s o r y p l u s op t i on al)" (V ol um e I) f o r t h e m et a l l i c el em e nt s t o d et e rm i n e t h e b a s i s f o r t hi s s t at em en t an d s a i d:t h e st r en gt h o f m et a l l i c el e m ent s, f ro m i t s s i m p l e su bs t a n ce wi t h w at e r(o r a ci d) r e a c t i on t h e r e pl a ce m e nt of e a s e o f h yd r o ge n an d i t s ox i d e s an d hyd r a t e s t h e hi gh e s t p r i c e- t o d e t er m i n e t h e s t r en gt h o f al ka l i ne h yd r ox i d e. H ow e ve r,m e t a l r e pl a c em e nt r e a ct i o n i n s ol ut i on i s a c o m pl ex p r o c es s, bo t h m et al a t om s f ro m t he c rys t a l su r f a c e i n t o t h e gas e ou s at o m s, ga s e o us a t om s i nt o gas e ous c at i o n,c at i on an d t he n i nt o a gas e ou s i o n h yd r a t i o n p ro c es s;a n d i n c l u di n g t h e re p l ac e m ent o f m et al b y t h e h yd r a t e d i on s i n t o ga s e o us i on s, t h e el e c t ro n-gas i o ns i nt o ga s e o u s a t om s, i nt o ga s eo us m et al a t om d e po si t i o n p r o ce s s. M e t al e l e ct r od e p ot e nt i al i s t ak e n i n t o a c cou nt t h e ab ov e f a ct or s a nd t o i nd i c a t e t h e s t r en gt h of t h e ph ys i c al ac t i vi t y o f t h e m et al.K e yw o r d s: m et a l i on el e ct r od e po t ent i a l o f h yd r a t ed m et al i onr e pl a c em e nt r e a ct i on s e qu e n ce of a ct i vi t y鉴于高中化学知识的局限性，我们将大学物理化学的知识引入，便于解决金属钠与硫酸铜溶液反应中涉及到的电化学的知识加以应用。
钠与硫酸铜溶液反应的猜想
学园┃XUEYUAN 2013年 第25期－136－ 钠与硫酸铜溶液反应的猜想 王海霞 辽宁省桓仁县第一中学【摘 要】关于金属钠与硫酸铜溶液反应，在高中阶段教材和其他一些教学参考资料上都说是钠先和硫酸铜溶液中的水反应，然后生成的氢氧化钠再与硫酸铜溶液发生复分解反应。
但是笔者通过一些实验发现了钠与硫酸铜溶液的反应并不是如上所说的现象，另外对于铜、氧化铜、氧化亚铜这些物质的生成，笔者也作了一些猜想，并做了一些实验，希望能给同行以参考。
【关键词】钠 硫酸铜溶液 化学反应【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674－4810（2013）25－0136－01猜想一：硫酸铜溶液中，H＋与钠的接触面积大钠是一种非常活泼的金属，能在常温下和水反应，把水中的H＋还原为氢气，水中的H＋很少，常温下，浓度为10－7mol/L，这么小的离子浓度，钠都能和它反应，而且很剧烈，这足以说明钠具有很强的还原性，能和很多弱氧化剂反应。
鉴于钠这样的化学性质，自然就会涉及到钠与硫酸铜溶液的反应，因为硫酸铜溶液中既有水电离的H＋（溶液中的H＋浓度要比纯水中的H＋浓度大很多，原因是Cu2＋水解产生的），又有氧化性比H＋强的Cu2＋，按理说，钠应先和Cu2＋反应，如果钠有剩余再和水中的H＋反应，为了验证钠与硫酸铜溶液的反应，笔者做了8个实验。
实验1：向浓度为5%的稀硫酸铜溶液中加入金属钠，开始时，钠浮在溶液表面，熔成闪亮的小球，四处游动，发出咝咝声，溶液中有蓝色沉淀生成，反应后加入浓氢氧化钠溶液，沉淀消失，形成蓝色溶液。
实验2：向浓度为20%的硫酸铜溶液中加入金属钠，现象与实验1开始时一样，只是比实验1剧烈，后加入浓氢氧化钠溶液，沉淀消失，形成蓝色溶液。
实验3：向硫酸铜饱和溶液中加入金属钠，钠浮在溶液表面，燃烧，发出黄光，溶液中有蓝色和黑色沉淀生成，加入浓氢氧化钠溶液后，蓝色沉淀消失，黑色沉淀依然存在，过滤后，在滤纸上有黑色和少量棕黄色的固体出现。
钠与硫酸铜溶液反应的现象
钠与硫酸铜溶液反应的现象
钠与硫酸铜溶液反应会产生一系列现象：
当固体钠与硫酸铜溶液（CuSO₄）反应时，会观察到以下变化：
1. 气体释放：反应中会释放出气体，这是氢气的产生，因为钠会与硫酸铜溶液中的硫酸根离子（SO₄²⁻）反应生成氢气（H₄）。
2. 溶液颜色变化：反应后，溶液中可能会观察到颜色变化，由原先的蓝色（由铜离子造成）转变为无色或淡蓝色，这是由于钠与铜离子反应生成固体的铜（Cu）。
这个反应是一种置换反应，钠取代了硫酸铜溶液中的铜，生成硫酸钠和固体的铜。
金属钠与硫酸铜溶液反应产物的实验探究
金属钠与硫酸铜溶液反应产物的实验探究作者：黄萍熊言林来源：《化学教学》2008年第06期摘要：对金属钠与硫酸铜溶液的反应产物进行二方面实验：（1）金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况；（2）从反应物加入方式和控制用量上，并针对实验现象进行讨论，从而得出结论。
关键词：钠；硫酸铜溶液；置换反应；不溶物；实验探究文章编号：1005－6629(2008)06－0012－04中图分类号：G633.8 文献标识码：C1 问题的提出关于金属钠与硫酸铜溶液的化学反应有很多探讨的文章[1-6]，归纳起来主要有两种看法：一是认为钠先与硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，并放出热量，然后氢氧化铜与硫酸铜生成蓝色氢氧化铜沉淀，即2Na+2H2O=2NaOH+2H2↑，2NaOH+CuSO4 = Cu（OH）2↓+Na2SO4，在反应过程中，氢氧化铜受热分解生成氧化铜，氧化铜又被产生的氢气还原生成单质铜，即Cu（OH）2CuO+ H2O，CuO+H2＝Cu+H2O；另一种认为是钠直接置换出硫酸铜溶液中的铜，即发生了2Na（s）+ CuSO4（s）= Na2SO4（s）+Cu（s）。
那么金属钠与硫酸铜溶液到底发生了怎样的反应呢，为了能够进一步地把握该实验的反应实质，我们进行了以下的实验探究。
2 实验探究思路首先考虑反应物需要哪些，经过分析思考，需要金属钠和不同浓度的硫酸铜溶液，然后从两方面进行实验探究：（1）金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况探究；（2）从反应物加入方式和控制用量上对两者反应情况进行探究，并对各实验中生成的不溶物用1︰1的盐酸溶液进行溶解，看是否有金属铜生成，从而探讨本实验的反应实质。
3实验探究过程3.1配制不同浓度的硫酸铜溶液首先配制1%CuSO4溶液、5%CuSO4溶液、10%CuSO4溶液、15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液。
在配制15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液过程中，由于溶质的溶解非常缓慢，所以进行了加热处理，加速溶解，然后冷却，备用。
金属钠与硫酸铜溶液反应产物的实验探究
１３
气， 并放出热量， 然后氢氧化铜与硫酸铜生成蓝色 氢 氧 化 铜 沉 淀 ， 即 ２Ｎａ ＋２Ｈ２Ｏ ＝２ＮａＯＨ ＋２Ｈ２ ↑ ， ２ＮａＯＨ＋ＣｕＳＯ４ ＝ Ｃｕ（ ＯＨ） ２↓＋Ｎａ２ＳＯ４， 在 反 应 过 程 中， 氢氧化铜受热分解生成氧化铜， 氧化铜又被产 生的氢气还原生成单质铜， 即Ｃｕ （ ＯＨ） ２ ＣｕＯ＋ Ｈ２Ｏ， ＣｕＯ＋Ｈ２＝Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ； 另一种认为是钠直接置换出 硫 酸 铜 溶 液 中 的 铜 ， 即 发 生 了２Ｎａ（ ｓ） ＋ ＣｕＳＯ４（ ｓ） ＝ Ｎａ２ＳＯ４（ ｓ） ＋Ｃｕ（ ｓ） 。那么金属钠与硫酸铜溶液到底发 生了怎样的反应呢， 为了能够进一步地把握该实验 的反应实质， 我们进行了以下的实验探究。
２．２ 解决好用酒精灯加热反应物和处理反应后 的尾气
如果用甲酸与浓硫酸反应生成的ＣＯ中 混 有 空 气， 而且是在爆炸极限以内， 点燃前后两个酒精 灯， 都会有爆炸的危险。前者是在直玻管和ＣＯ发 生装置内发生爆炸， 后者是在盛有石灰水的洗气瓶 内的空间发生爆炸。为使实验万无一失， 笔者建议 在加热ＣｕＯ（或Ｆｅ２Ｏ３）之前， 取一支试管用排水法在 尾气管处（接一个导气管）收集ＣＯ， 反复进行验纯（像 氢气的验纯） 实验， 以确保实验是安全的。其次，
文章编号： １００５－ ６６２９ （２００８） ０６－ ００１２－ ０４
中图分类号： Ｇ６３３．８
文献标识码： Ｃ
１ 问题的提出 关于金属钠与硫酸铜溶液的化学反应有很多探
讨的文章［１－６］， 归纳起来主要有两种看法： 一是认为 钠先与硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢
２００８ 年， 第 ６ 期
实验与创新思维
反 应 结 束 。 固 体 ， 且 火花， 直到反
关于金属钠与硫酸铜溶液反应的思考
关于金属钠与硫酸铜溶液反应的思考高中元素化合物的学习从金属钠开始，钠对学生来说既熟悉又陌生。
熟悉的是钠元素，氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠等物质中都有钠元素，陌生的是钠单质。
钠单质在日常生活中鲜有出现，学生对其性质知之甚少。
初中教材中，出现金属钠的地方有两处：其一是在“原子的结构”一节中，以金属钠与氯气的反应为例，介绍离子的形成；其二是金属活动性顺序表，金属钠作为活泼金属的代表出现在顺序表中。
此外，学生通过初中化学的学习，已掌握金属性质研究的一般思路与方法，即金属与氧气的反应、金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应。
这些知识和方法的基础为金属钠的学习提供了研究起点。
然而，高中教材中，金属钠的内容编排思路并未高度契合学生的认知基础。
研究钠与氧气的反应后，教材中研究的是钠与水的反应。
教材中设计钠与水的反应，“在烧杯中加一些水，滴入几滴酚酞溶液，然后把一小块绿豆大的钠放入水中。
”实验本身不难，但此实验的出现令人费解：其一，金属钠与水的反应与学生已有的研究金属性质的一般思路有异，学生不清楚为什么要研究钠与水的反应；其二，金属钠与水反应的实验中，为什么会事先滴入酚酞，这样的设计有没有道理？基于这样的思考，笔者尝试引入金属钠与硫酸铜溶液的反应，以此为切入口，引导学生关注钠的特殊性质。
一、金属钠与硫酸铜溶液反应实验的功能金属钠与氧气可以反应，反应条件不同，产物也不同；作为金属单质，与盐溶液发生置换反应也是一个重要的性质，如果将钠加入硫酸铜溶液中，会产生什么现象呢？学生预测现象后，教师演示钠与硫酸铜溶液反应的实验，学生观察实验现象。
实验的实际现象与学生预测的现象不同，引导学生关注差异：溶液中并未产生红色固体，而是生成蓝色絮状沉淀。
蓝色絮状沉淀，学生非常熟悉，即为氢氧化铜。
此时引导学生思考，铜离子来自何处？氢氧根离子来自何处？学生很快注意到，铜离子由硫酸铜提供，氢氧根离子是新生成的。
氢氧根离子可能是如何产生的？引导学生关注元素种类，学生猜想是金属钠与水反应生成的。
钠与硫酸铜溶液反应实验探究
钠与硫酸铜溶液反应实验探究刘善超（郑州一中河南郑州450006）学习碱金属元素时，为了加深学生对钠的性质的认识，同时对金属活动性顺序有一个更为全面的了解，增加了“钠与硫酸铜溶液”反应的演示实验。
但是，在演示实验中却发生了爆炸，所幸的是没有伤及学生和老师。
课下取相近大小的钠与硫酸铜溶液反应，没有发生爆炸现象。
这到底是什么原因？为了课堂演示实验的安全，也为了演示实验的成功，本文对钠与硫酸铜溶液反应的条件进行了进一步探讨。
一、实验用品和实验过程1．实验用品硫酸铜溶液，钠块，小刀，镊子，滤纸，药勺，天平，烧杯。
2．实验过程首先配置不同浓度的硫酸铜溶液(浓度分别为0.5%，1%，2%，5%，10%)。
依次取硫酸铜溶液40 mL，然后取5块同样大小的钠，分别投入到硫酸铜溶液当中，观察实验现象。
然后根据实验选择一个合适浓度的硫酸铜溶液，固定硫酸铜溶液的浓度，考察钠块大小对实验的影响，继续观察实验现象，并做好实验记录。
二、实验结果与分析1．硫酸铜溶液浓度的影响保持钠块大小近似相同（约为0.05 g）的情况下，分别加入到不同浓度的硫酸铜溶液中，实验现象见表1。
表1 不同浓度的硫酸铜溶液和钠块的反应CuSO4溶液的浓度实验现象10% 钠块投入后，马上剧烈燃烧了起来，有爆炸声5% 钠块投入后，4~5 s开始燃烧，有轻微的爆炸声2% 钠块投入后，过了30 s开始燃烧，没有爆炸声1% 钠块投入后，过了36 s开始燃烧，没有爆炸声0.5% 钠块投入后，过了40 s开始燃烧，没有爆炸声钠投入到10%的硫酸铜溶液当中后，钠块立即剧烈燃烧了起来，并伴随着爆炸声，在溶液上层有蓝色的絮状沉淀生成；钠投入到5%的硫酸铜溶液当中后，可以看到钠块很快融化成一个银白色的小球，然后在液面上四处游动，但很快停在某一个地方，燃烧了起来，并伴随有轻微的爆炸声；钠投入到2%的硫酸铜溶液当中后，看到钠块熔成一个小球，四处游动，当有蓝色絮状沉淀越来越多时，钠块好象被阻挡在一个地方，开始燃烧了起来，但和前两次实验相比，燃烧时间靠后了，有大约30 s左右才开始燃烧，没有发生爆炸现象。
钠与硫酸铜反应探讨
钠与硫酸铜反应探讨
首先是Na与无水CuSO4粉末在通常条件下是没有反应发生的。
在一块刚切下的新鲜钠表面上布撤一些无水CuSO4粉末，用玻璃棒把CuSO4粉末碾压在钠的表面内，使CuSO4与Na紧密接触，外层用塑料薄膜覆盖与空气隔绝，你会发现，即使相隔时、日，也不见有反应的迹象发生。
由此可以证明，Na与无水CuSO4粉末在通常条件下是没有反应发生的。
但如果改变条件是可以反应的，并生成铜单质。
比如两者混合物放入坩埚中加热，或放入研钵中研磨，或将钠加热熔化后与无水CuSO4粉末接触，都会剧烈反应，甚至爆炸。
钠与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜，氢气，一般没有铜单质生成，如果硫酸铜溶液比较少，反应放热会使氢氧化铜分解。
还有钠与浓的硫酸铜溶液反应会发生着火。
通过实验找到了钠与浓硫酸铜溶液反应发生着火的原因，即：钠与浓硫酸铜溶液反应，在溶液表面形成一层沉淀膜，使钠的移动速度变慢，钠表面热量越聚越多，从而达到钠的着火点，引起钠着火(伴有轻微爆炸)。
参考文献：
1夏立先等，对钠与浓硫酸铜溶液反应发生着火原因的探究，《化学教育》2014年7月。
2 刘怀乐，钠与硫酸铜反应的实证分析，《化学教育》2008年2月。
Na能置换CuSO_4中的Cu吗_刘怀乐
实验4： 在蒸发皿中放一块凹形瓷片， 瓷片中 放黄豆大小的一块Na， 取一药匙无水CuSO4粉末将 Na块覆盖 (为了安全， 可用坩埚盖子把粉末盖好)。 当 加 热 1～2 min 之 后 ， 反 应 会 爆 炸 式 进 行 ( 安 全 的！)， 瞬间放出的高热会使瓷片破裂， 生成光亮的 紫红色Cu凝附在瓷片上非常醒目。
的反应有：
2Na+CuSO4+H2O=Na2SO4+CuO+H2↑ 4Na+2CuSO4+H2O=2Na2SO4+Cu2O+H2↑
CuSO4+2Na=Cu+Na2SO4
CuO+2Na=Cu+Na2O 如果实验是按如下的方法操作： 在点滴板的凹
孔内， 放一块刚切下的Na片， 在这块新鲜 的Na片
上加1滴饱和CuSO4溶液 (稍后， 在不致发生燃烧的 情况下， 方可以加第SO4粉末的反应 笔者注意到， 在一块刚切下的新鲜钠表面上布
撒 一 些 无 水CuSO4粉 末 ， 用 玻 璃 棒 把CuSO4粉 末 碾 压在钠的表面内， 使CuSO4与Na紧密接触。 外层用 塑料薄膜覆 盖 ， 让Na与 空 气 隔 绝 。 你 会 发 现 ， 即 使相隔多时， 也不见有反应的迹象发生。 由此证 明， Na与无水CuSO4粉末在通常条件下是没有的反 应发生的。
H？ 因 为 按 水 合 离 子 的 解 释 ， HCl中 的H也 是 极 度 被水水合成了H3O+的， Mg就不能跟酸中的H+接触， 只能跟水反应生成H2。 很明显这种解释有违常理， 实际已经到了不能自圆其说的窘境。
钠与硫酸铜溶液的反应演示实验探究性学习案例分析-化学教学论文-化学论文
钠与硫酸铜溶液的反应演示实验探究性学习案例分析-化学教学论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——量的演示实验，而在以往的边讲边实验的教学方式中，普遍以教师为中心，同样也离不开填鸭式的灌输。
以往的教学过程，教师往往在演示实验过后，不待学生形成关于实验过程和现象的明确的表象，教师就迫不及待的将结论、概念抽丝剥茧后，强加灌输给学生。
这样的教学方式，虽说以演示实验为背景，对学生产生了一定的视觉和感官刺激，有助于学生的记忆，但也只能是被动接受，不能发挥充分的思维能动性，最终还是逃脱不了死记硬背的学习模式，不仅增加了记忆负担，还影响了知识的灵活运用。
以实验为引导的探究性学习模式就是以学生为中心，通过实验的先导作用，让学生发现问题，进而分析问题，从而解决问题，最终让学生获得丰富的感性认识，发展科学的思维模式。
实行以实验为引导的探究性学习模式，教师要将书本中的验证性实验，改变为探究性实验，以此来激发学生的求知望。
从现行的化学教材来看，以实验为引导的探究性学习模式的基本思路是：问题情景实验现象讨论结论应用。
问题是学生进行探究的根源，是学生通过实验要解决的问题；而在尚未给出实验结论的情况下，实验现象也是需要学生去充分感知和把握的；最后学生根据以前所掌握的知识，利用这些知识对实验现象进行解释，以得出正确的实验结论，从而达到灵活运用的目的。
下面以钠与硫酸铜溶液的反应演示实验为例，设计以实验为引导的探究性学习案例。
1、问题情景钠与硫酸铜溶液的反应是否能置换出铜呢?2、实验现象钠浮于液面上，迅速融化为闪亮的小球并不断游动，发出呲呲的响声，而后有蓝色沉淀产生。
3、发现问题分析问题解决问题对此，学生一般存在两大疑惑：疑惑之一：根据金属活动性顺序表，钠与硫酸铜溶液反应应该是置换出铜，为什么实验事实却是置换出氢气?疑惑之二：为什么钠与硫酸铜溶液的反应比钠与稀盐酸的反应剧烈?而一般的教师为了促使学生掌握这一知识要点，仅只借助演示实验的醒目现象来强化记忆。
关于金属钠与硫酸铜水溶液反应的讨论
作者： 段厚坤
出版物刊名： 昆明学院学报
页码： 28-34页
主题词： 金属钠;实验事实;溶液反应;标准电极电位;氢氧化铜;金属铜;氧化还原反应;水反应;
强还原剂;截距
摘要：<正> 金属钠与硫酸铜水溶液反应,生成什么产物?有人按照金属活动顺序或金属的标准电极电位,认为产物是析出金属铜,反应式写为: 2Na+CuSO4=Na2SO4+Cu↓这种写法是错误的,因为不符合实验事实。
实验事实是:当我们把金属钠投入硫酸铜水溶液中,明显的看到放出氢气,生成氢氧化铜沉淀,并没有金属铜析出。
反应式应写为:。
Na能置换CuSO4中的Cu吗?
Na能置换CuSO4中的Cu吗？
刘怀乐
【期刊名称】《化学教学》
【年(卷),期】2009(000)005
【摘要】不要以为这是一个不值一议的简单问题，它实际上已经成为教学同仁们欲言又止，欲说又无声的实际问题。
即使一些早有定论的问题，也还正在面临着实践的检验。
在诸多的事实面前，我们不能等闲视之。
【总页数】2页(P68-69)
【作者】刘怀乐
【作者单位】巴蜀中学,重庚,400013
【正文语种】中文
【中图分类】G633.479
【相关文献】
1.长效Cu/CuSO4参比电极在近海环境中的应用缺陷和改进 [J], 蒋国辉;韩树强;高国平;徐承伟;陈瑞东;刘丙一;白晶;钟辉
2.一种可应用于冻土区的便携式Cu/CuSO4参比电极 [J], 徐承伟;李树新;张一峰;龙小东;孙振;贾立东
3.CuSO4溶液中Cu元素浓度的激光诱导击穿光谱测量研究 [J], 张亚维;高勋;张原;袁彤;林景全
4.导通孔和通孔填孔镀用的CuSO4电镀工艺"Cu-BRITE TF II" [J], 蔡积庆
5.CuSO4水溶液中Cu元素的激光诱导击穿光谱研究 [J], 傅院霞;崔执凤;吴江来;冯源;方霞;管士成;张先燚;凤尔银;季学韩;郑荣儿
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
金属钠与硫酸铜溶液反应实验分析
与溶液的作用等反应从略）：
量、溶液的浓度、投入钠块的大小或方式甚至容器大小等条件
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑
的不同而产生不同的现象和反应。
CuSO4 + 2NaOH ＝ Cu(OH)2↓ + Na2SO4
至此，笔者对于“化学是一门以实验为基础的学科”这句
Cu(OH)2 △ CuO + H2O
2.3“言 语 表 达 ，情 景 训 练 ” 教师通过组织实际活动以及实物演示， 训练学生通过语 言描绘切实情景的能力。 学生在课堂或者是学校举办的运动 会、比赛等活动中，一方面能够有真实的内容，真实感想，文章 书写能够避免因凭空想象而造成内容空洞。 另一方面，说、写 结合的训练，让学生将课本所学的多种应用文体实际应用，比 如，校间新闻、寻物启事、书信、报告、申请书等。 各种形式相结 合，从写人记事、写景状物到审题立意再到发散思维、综合成
1.实验 1
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。 （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 50 毫升小烧杯。 ）
2Na + 2H2O ＝ 2NaOH + H2↑ CuSO4 + 2NaOH ＝ Cu(OH)2↓ + Na2SO4 2NaOH + Cu(OH)2 ＝ Na2[Cu(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 n(Na)/n(CuSO4)≤2 时，生成的沉淀未发生溶解； 当 2＜n(Na)/n(CuSO4)＜4 时 ， 生 成 的 沉 淀 部 分 溶 解 ； 当 n(Na)/n (CuSO4)≥4 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质量减 轻显然是欠妥当的。
中考题原创：探究钠与硫酸铜溶液反应的意外现象
【中考题原创】探究钠与硫酸铜溶液反应的意外现象湖北省石首市文峰中学刘涛【背景资料】我们在学习金属与盐溶液的反应时，老师会强调：“金属K、Ca、Na必须除外”。
于是，对金属钠与硫酸铜溶液的反应与产物分析：首先是钠先和水发生置换反应，生成氢氧化钠和氢气，化学方程式为2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑；然后氢氧化钠与硫酸铜发生复分解反应，生成氢氧化铜和硫酸钠化学方程式为2NaOH＋CuSO4＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4。
总的化学方程式2Na＋CuSO4＋2H2O＝Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。
【中考题原创】1．Na与硫酸铜溶液反应的实验现象是（）A．置换出金属铜B．产生气体、置换出金属铜C．生成蓝色沉淀D．产生气体、生成蓝色沉淀2．下列有关金属的说法不正确的是（）A．常温下，钠能与水反应，因此钠与硫酸铜溶液反应不能得到单质铜B．制作烟花常加入镁粉，原因是镁燃烧能发出耀眼的白光C．铝的金属活动性比铁强，所以铁比铝更加耐腐蚀D．CO还原Fe2O3实验开始时，要先通入CO，再点燃酒精喷灯3．某化学兴趣小组把金属钠投到硫酸铜溶液中，实验并非如、想象的有红色铜析出，而是生成一种蓝色沉淀．同学们非常好奇并进行实验探究．【提出问题】金属钠投到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应？【查阅资料】钠是非常活泼的金属，能跟氧气反应，也能与水发生剧烈反应，并放出气体，生成的溶液显碱性．【提出猜想】猜想1：钠先与水反应生成氢气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀；猜想2：钠先与水反应生成氧气和某碱溶液，某碱再与硫酸铜反应生成蓝色沉淀．【实验探究】实验一：同学们把一小块切干净的钠投到装有少量蒸馏水的试管中，观察到钠浮在水面上，并产生气泡；点燃生成的气体，听到“噗”的一声后燃烧起来．实验二：在剩余的溶液中加入硫酸铜溶液，发现有蓝色沉淀．【实验分析】⑴根据“实验一”判断，金属钠的密度比水（填“大”或“小”）；“实验一”中可以燃烧的气体的化学式是。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰 , 在氯气 中燃烧更为剧 烈 , 产生苍白色火焰 。 燃烧停止后 , 正立集气瓶 , 针管 中的盐 酸会被吸入到集气瓶中 , 锌与盐酸反应停止 。 2 .4 结论
该实验很好地对比观察氢气在空气中燃烧与在氯气中
象 , 应 当不会有红色的固体物质(Cu)的 现象出 现 , 至 少不会 本(CuO 、Cu2 O)末(Cu)倒置了 。 于是我们似 乎明白了 , 人们 常常容易把反应物相 同 , 不 同条件 下发生 反应的 不同 结果 , 简单地牵强附会成为 一个特 定条件 下发生 反应的 答案 。 这 或许是在编写《 化学实验 与思考》 的 练习题中 很值得 注意的 问题 。
(2)室温下 饱和 CuSO4 溶液的质量分数浓度约是 18 %。 把 1 ～ 2 滴饱和 CuSO4 溶液滴 放到 Na 片 上 , 由 于有 较大的
· 64 ·
化 学 教 育 2008 年第 2 期
散热空间(点滴板上), N a 片一般不会燃烧 , 在这种相 对温和 条件下的反应 , 要生成单质 Cu 的可 能是不 大的 。 所以 的实验 结果 :“观 察到 金属钠表面有红色 固体 物(Cu)的出 现”[ 2] 的现 象是 不 大符 合实际的 。
■ Cu(O H)2 CuO +H 2O 如果反 应 是 在 一 个 小 试 管 中 进 行 , 反 应 所 用 的 饱 和 CuSO 4 溶液又仅此 1 滴(切不可超过 2 滴), 即使放进半颗绿 豆大的一点钠 , 都可以因反 应激烈 , 放热 集中到 使试 管破裂 的程度 。 反应生成棕黑色沉淀 。 定性实验表明 , 沉淀中一定
利用针管进行氯气的上述性质实验 , 充分发挥针管的密 闭功能和灵活方便的特点 , 利用针管收集 、制取气体 , 充分体 现了化学实验的绿色化和微型化 。
参 考 文 献
[ 1] 中华人民共和国教育部制订 .普通高中化学课程 标准(实验). 北京 :人民教育出版社 , 2003 :33
[ 2] 刘强 , 王磊 .化学教育 , 2003 , 24(3):37 -38 [ 3] 王祖浩 .普通高中课程标准实验教科书化学 1(必修).南京 :江
苏教育出版社 , 2006 :41
中国化学会化学教育委员会基础教育“十一五”2008 年度课题申报说明
1 .依据教育部 2001 年 6 月颁布的《基础教育课 程改革纲要(试行)》制定课题指南 , 供从事中等学校 化学教育教学工作的干部 、教师和从事基础教育化 学教育研究的专业人员在 2008 年选题时参考 。
参 考 文 献
[ 1] 七市高中选修教材编写委员会编著 .化学实验与思考 .上海 :生 活 .读书 .新知三联书店 , 2003 :36
[ 2] 许绍权 .化学教育, 2006 , 27(5):59
燃烧现象的不同 , 有助于理解燃烧的概念 。 在针管中制取氢 气快捷 、纯净 , 产生的氢 气气流 平稳 , 点燃 氢气时 不用 验纯 , 而且随用随制 , 便于重复实验 。 氢气在氯气中燃烧的整个实 验装置密闭 , 大大减少了污染 , 可移动观察 。 反应结 束 , 倒置 集气瓶 , 针管中的盐酸被吸 入到集 气瓶中 , 说明 氯化 氢极易 溶于水 。
2 .鼓励选择基础教育化学教育教学改革和发展 实践中的真实问题进行长期的深入研究 , 同时鼓励 研究者把较大问题分解为若干阶段开展研究 , 以便 于能够在较短周期内完成课题 。
3 .课题分为重点规划课题和规划课题 2 类 。 课 题研究提倡进行理论与化学教育教学实践相结合的
研究 , 鼓励研究方式和方法的创新 。 4 .课题指南 所列课题仅表示 研究的方向和 范
围 , 课题申报者可根据自己的实际情况和研究基础
确定具体研究课题 。 5 .请登陆中 国化学课 程网(ht tp :// chem .ce r-
sp .com)和 《 化 学 教 育》 杂 志 网 站(ht tp :// w ww . hx jy .org)下载课题指南及申报表 , 填写完 整后 , 邮 寄纸制版(1 式 3 份)至 :100875 , 北京师范大学化学 学院 , 刘克 文(收)。 联 系 电话 :010 -58805062 606 ;E-m ail :liukewen21 @163 .com 。课题申报截止 时间为 2008 年 4 月 30 日 。
笔者注意到 , 在一块刚切下的新鲜钠表面 上布撒一些无 水 CuSO4 粉末 , 用玻璃棒把 CuSO4 粉末碾压在钠的 表面内 , 使 CuSO4 与 N a 紧密 接 触 , 外层 用 塑料 薄膜 覆 盖与 空气 隔 绝 , 你会发现 , 即使 相 隔时 、日 , 也 不 见有 反 应的 迹象 发 生 。 由此可以证明 , N a 与无水 CuSO4 粉 末在通常条 件下是 没有 反应发生的 。
(3)鉴于反应条件 ——— 是干态(固 相间), 还是 在水 溶液 中 ;是水多 , 还是水少 ;是开放的空间(烧杯 、点滴板), 还是在 有限的空间(试管中);是常温 , 还是在加热条件下的不同 , 反 应结果都是大不相同的 。 因此 , 我们不 可以泛 泛地说 N a 与 CuSO4 是反应还 是不 反应 ;反 应 生成 什么 , 或不 生成 什 么 。 不过对于一个既特定的条件 ———“在一块体积 略大一些的金 属钠上 , 用滴管小心滴 1～ 2 滴 CuSO 4 溶液” , 所观 察到的现 (上接第 60 页)
2 Na 与 CuSO4 溶液的反应 如果反应是在烧杯中进行 :CuSO4 溶液的反应液面比较
宽阔 , Na 与水的反应热比较分 散 , 不集中 , 生成的 Cu(O H)2 很少分解 , 所以生成 Cu(O H)2 沉 淀现象 明显 。 反应 过程可 以用下式表示 ;
2Na +2H2 O 2NaO H +H2 ← CuSO 4 +2N aO H Cu(O H)2 ↑+Na2 SO4 如果反应是 在试 管中 进 行 :CuSO4 溶 液的 反 应液 面很 小 , Na 与水的反应热集中 , 生成 的 Cu(OH)2 会有一 部分明 显分解成黑色 CuO :
但是 , 当反应条件发生了改变 , 情况就大不一样了 。 [ 实验 1] 把黄 豆 大的 一块 钠 放在 一块 瓷 片(坩埚 碎 块)上加 热熔化后 , 用玻 璃棒沾取芝 麻大的一 点无水 CuSO4 粉末与熔化的钠接触 , 瞬间发 生耀眼 的火花(有时 会把 钠点 着), 说明在这种加热条件下 , Na 与无水 CuSO4 的反应 还是 可以发生的 , 而且非常激烈 。 [ 实验 2] 如果 把少量 的金属 钠与无 水 CuSO 4 粉 末放 在研钵中研磨 , 会发出啪啪啪的爆炸声(量多了不太安 全 !), 说明即使是室温 , 在这 种操 作条 件下 , N a 与无 水 CuSO4 也 会发生反应 。 [ 实验 3] 在蒸发皿中放 一块凹形瓷 片 , 瓷 片中放 黄豆 大小的一块 N a , 取一药匙无水 CuSO4 粉末将 Na 块覆盖(为 了安全 , 可用坩 埚盖 子把 粉末 盖好)。 当 加热 1 ～ 2 mim 之 后 , 反应会爆炸式进行(安全的 !), 瞬间放出的热会使 瓷片破 裂 , 生成光亮的紫红色 Cu 凝附在瓷片上非常醒目 。 从反应进行的剧烈程 度和 生成如 此光 亮纯 洁的 Cu , 可 以初步判定除发生以下反应之外 , 很难还有其 他什么副反应 发生 。
6 .每项课题需交评审费 150 元人民币 , 请在提 交课题申报书的同时从邮局汇款至 :100875 , 北京市 新街口外大街 19 号 , 北京师范大学化学学院 , 刘小 英(收), 汇款附言中请注明“课题评选” , 如果需要发 票 , 请再注明“要发票” 。
3 几 点说明 (1)熔化了的 Na 与无水 CuSO 4(或 CuO)的 反应非常猛
烈 , 放 热十分集中 , 温度 很高 , 为了安 全 , 实验药 品用 量不要
太多 。 实验不要在蒸发皿或坩埚中进行 , 更不可以在玻璃质 的表面皿中实验 , 否则 , 反应瞬间释放出的热 , 会使反应器破 裂。
不存在 Cu(O H)2 , 一定存在 CuO 和 Cu2O , 还可能会 有单质 Cu。 可能发生的反应有 :
2Na +CuSO 4 +H2 O N a2 SO 4 +CuO +H2 ← 4Na +2CuSO4 +H2 O 2N a2SO 4 +Cu2 O +H2 ← CuSO 4 +2N a Cu+Na2 SO4 CuO +2Na Cu +N a2O 如果实验是按如下 的方法操 作 :在点 滴板的 凹孔 内 , 放 一块刚 切下 的 N a 片 , 在这 块 新鲜 的 N a 片 上 加 1 滴 饱和 CuSO 4 溶液[ 1] (稍后 , 在不致发 生燃烧的情况下 , 方可以加第 2 滴), 用玻 璃棒 不断 搅 动 。 观 察 到的 现 象是 :反应 非 常激 烈 , 显 著放热 , 生成大量 棕褐色 的沉淀 物 。 稍后 收集 这些沉 淀物 , 加水 、加热煮沸(除去可能有的 Cu(O H)2), 静 置 , 弃去 上层清液 , 再在沉淀中加入 少量的 氨水 , 溶液会 慢慢 呈深深 的蓝色 , 示有 Cu2 O 。 Cu2O +4NH3 · H2 O 2[ Cu(N H3)2] + +2OH - +3H2 O (沉淀物) (无色) 2[ Cu(N H3)2] ++4N H3 · H 2O +1/ 2O 2 (空气) 2[ Cu(N H3)4] 2+ +2O H - +3H2 O (深蓝色) 实验可以确认 , 由于反应 显著放 热 , 原沉淀 中可 能会有 少量 Cu(O H)2 , 但一 定含 有 CuO 和 Cu2 O 。 就笔 者的 实验 和经验 , 还没有找到有单质 Cu 存在的实验证据 。