1、铜和浓硫酸反应的演示实验改进设计丹阳市吕叔湘中学 吴振华 实验设计思路：苏教版化学 1 专题 4 第一单元中铜和浓硫酸共热反应的实验（P92观察与思考中实验 3），这个实验应该让学生通过观察到的实验现象来理解三步反应的原理以及二氧化硫的性质：但书上装置实验很容易出现三种情况，以至难以观察到准确、鲜明的实验现象，因而影响到对反应原理的理解。第一种情况：将铜片与浓硫酸共热，得到的是黑糊糊的悬浊液而不是蓝色溶液。出现这种情况是因为没有掌握好铜和浓硫酸的物质的量之比。本实验中铜和浓硫酸共热实际分三步进行：其中第一步：浓硫酸首先将 Cu 氧化为 CuO，本身被还原为 SO2 ，表现出浓硫酸的强氧化性。第
2、二步：生成的 CuO 与余下的硫酸反应生成 CuSO4，表现出浓硫酸的酸性。当 n(Cu)：n(H 2SO4)1 ：2 时，以上两步反应均可完成：当 n(Cu)：n (H 2SO4)1 ：2 时，第一步反应完成而第二步反应却不完全，因为有 CuO 存在而得不到蓝色溶液，得到的是黑色悬浊液。若将此热的悬浊液加入水中很可能有硫酸溅出发生危险。第二种情况：当浓硫酸浓度低于 5 ：1 时与铜片共热，能看到红色铜片变黑，然后液体变蓝（不用加水）。但是学生观察不到无水硫酸铜的生成，因此得到的蓝色溶液是水合硫酸铜，这一点学生不一定很清楚。第三种情况：实验虽对 SO2进行了吸收，但实验过程中还是有SO2逸出，
3、另外在将试管中残液倒出进行以上第三步反应实验时，装置中残留的 SO2都容易第对学生产生伤害。为避免以上三种情况，对此提出以下改进意见：1将书上实验装置进行了改进（见后面装置图三）。2将铜片改为铜丝（用废电线绕 56 螺旋且留有长把）。3将铜丝与浓硫酸共热，铜丝变黑并有白色沉淀生成，再加热 3分钟左右，将铜丝从浓硫酸中取出，冷却后将上部液体倾去，可以清晰地看到试管有白色固体（图一），然后向试管中加少量水，白色沉淀消失生成澄清的蓝色溶液（图二），不会有酸液溅出，因此比较完全。4实验过程中可以进行 SO2的性质实验。实验目的：1 认识铜与浓硫酸反应的原理；2 认识浓硫酸的氧化性、吸水性；3 认识二氧
4、化硫的化学性质；4 认识有害气体的处理，培养环境保护意识；5 培养实验的优化设计能力。实验用品：仪器：酒精灯、试管、导管、橡皮塞、烧杯、气唧药品：铜丝、浓硫酸、溴水、酸性高锰酸钾溶液、石蕊试剂、品红溶液、氢氧化钠溶液实验过程：1 如图（图三）装好实验仪器并检查装置的气密性；2 加入浓硫酸和碎瓷片，加热浓硫酸后，插入铜丝，铜丝表面变黑（图二中或图四）；3 继续加热有白色固体出现，石蕊试剂变红且不褪色，品红溶液褪色（图四）。4 将三通导管插入装有溴水或酸性高锰酸钾溶液的试管中，打开止水夹，溶液褪色。5 关闭止水夹，停止加热，拔出铜丝；6 对褪色的品红溶液加热，又恢复红色（图五）；7 挤压气唧，将装
5、置中的二氧化硫排出并吸收,同时可以防止产生倒吸；8 将铜与浓硫酸反应后的上部溶液倒出后，可以清晰地看到试管有白色固体（图一），向试管中加入适量水，溶液呈蓝色（图二）。实验优点及注意事项：1、 力求揭示反应的本质，使实验现象明显，操作方便。2、 可清楚地观察到表现浓硫酸强氧化性的阶段，表现浓硫酸酸性和吸水性的阶段及表现无水硫酸铜水合的阶段。有助于加深对反应原理的理解。3、 容易控制反应进程（当生成足够氧化铜后，可将铜丝从酸中及时取出，保证第二步反应进行完全）。4、 同时可以验证二氧化硫的性质（还原性、漂白性等）。5、 整个装置为封闭系统能有效地防止二氧化硫对环境的污染，比较安全，培养环境保护意识。6、 实验结束后螺旋状铜丝的外层有一层黑色 CuO，可在酒精灯上灼烧后迅速将铜丝放入无水酒精中，CuO 被还原成 Cu ，减少铜丝的损耗且可继续使用。注：用铜丝绕成 56 匝螺旋与浓硫酸（浓度 9：1）共热效果最好。当 6:1硫酸浓度时加热时铜丝变黑，有黑褐色物质生成，取出铜丝，继续加热液体，不用加水，溶液变为蓝色，试管底部有白色沉淀。（按所用硫酸浓度从小到大的顺序沉淀依次增多）。
