《銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進》(總4頁)

1、銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進摘要：在現(xiàn)行版實驗的基礎(chǔ)上，對其他關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的裝置進行分析比較，并且提出和設(shè)計了新的銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的裝置。關(guān)鍵詞：實驗裝置；改進1問題的產(chǎn)生銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗是學(xué)習濃硫酸重要性質(zhì)的傳統(tǒng)實驗。蘇教版高中化學(xué)教材必修1中，安排的實驗操作是：將一小塊銅片放入試管中，然后加入2ml濃硫酸，用如圖1所示的實驗裝置1進行實驗，觀察實驗現(xiàn)象。從而讓學(xué)生總結(jié)出濃硫酸具有強氧化性和強酸性的性質(zhì)，并掌握SO2的強氧化性的性質(zhì)。圖1 在用這個裝置進行實驗的過程中，其不足之處主要表現(xiàn)為：（1）SO2極易溶解于水，在停止加熱時，會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，致使反應(yīng)的試管炸裂，由于反應(yīng)物為濃

2、硫酸，泄露會對師生產(chǎn)生威脅，具有安全隱患；（2）用銅片和濃硫酸反應(yīng)，加熱時反應(yīng)較難控制，反應(yīng)試管中會產(chǎn)生大量白色煙霧，并不利于實驗現(xiàn)象的觀察；（3）試驗裝置都是試管，比較難于固定，而且裝置過于復(fù)雜，不利于操作，真正實驗時往往會讓人手忙腳亂；（4）在反應(yīng)結(jié)束后，拆卸裝置時仍會有部分SO2泄露，不符合綠色化學(xué)的要求。2文獻里關(guān)于改進后的實驗裝置查閱其他關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗，下列裝置從不同的方面改進了原有的實驗設(shè)計，給實驗的改進提供了一些新思路和有益的借鑒。從實驗所用的銅來劃分，有銅片和銅絲兩種，以下是銅片和濃硫酸的反應(yīng)：（1）第一種裝置用浸有Na2CO3溶液的棉花來吸收多余的SO2，杜絕了倒吸

3、現(xiàn)象的發(fā)生，但是控制不好的話，品紅溶液還是有倒吸的可能，另外銅片在加熱時會上下翻動，還會有黑色的副產(chǎn)物產(chǎn)生，控制不好濃硫酸與銅片的量，就會影響實驗現(xiàn)象的觀察2。（圖2） 圖2 圖3（2）第二種裝置把溶液都換成了浸有該溶液的棉花，現(xiàn)象都會觀察到，裝置簡便，但是與上述裝置存在同樣的問題，銅片在反應(yīng)中不好控制，另外，由于所有的棉花團都塞在一只試管中，準備實驗比較復(fù)雜，在反應(yīng)結(jié)束后棉花通常很不容易拿出3。(圖3)（3）第三種裝置增加了安全裝置，并用NaOH溶液吸收多余的尾氣，此裝置的優(yōu)點是可以觀察到SO2的氧化性和酸性，但是事實上，一旦停止加熱，控制不好，紫色的石蕊試液會先倒吸，而且此裝置過于復(fù)雜，試

4、管太多難于固定，不利于師生實驗操作4。（圖4）圖4以下是利用銅絲和濃硫酸反應(yīng)的裝置：(1)第一種裝置在把濃硫酸加熱以后，把銅絲下放到溶液中，反應(yīng)易于控制，而且現(xiàn)象明顯，不會產(chǎn)生副產(chǎn)物，尾氣部分做了改進，不會發(fā)生倒吸現(xiàn)象，但是裝置中間部分比較復(fù)雜，不符合化學(xué)實驗中的簡易性原則，而且具體操作起來并不方便5。（圖5）(2)第二種裝置用藍色石蕊試紙和品紅試紙代替了石蕊溶液和品紅溶液，將整個實驗裝置簡化了，操作起來比較方便。但是反應(yīng)時由于所有檢驗性的試紙都在反應(yīng)試管中，在觀察實驗現(xiàn)象時并不明顯6。(圖6)圖5 圖63筆者改進后的簡易實驗裝置鑒于以上原因，筆者根據(jù)中學(xué)化學(xué)實驗的安全性原則、目的性原則、簡易

5、性原則、直觀性原則、可靠性原則和科學(xué)性原則，對實驗進行了改進。3.1實驗用品濃硫酸、細銅絲、品紅試紙、藍色石蕊試紙、KMnO4溶液、小白布條、5%NaOH溶液、棉花、雙球干燥管、試管、導(dǎo)氣管、酒精燈、鐵架臺、橡皮塞等。3.2實驗裝置圖如圖7所示，鐵架臺省略圖73.3實驗步驟（1）配置濃度為5%的氫氧化鈉溶液，并取適量的棉花蘸取，把蘸有氫氧化鈉溶液的棉花塞在干燥管內(nèi)，細管口也塞上；（2）玻璃管上分別纏上品紅試紙、藍色石蕊試紙，浸有KMnO4溶液的布條；（3）試管內(nèi)加入2ml濃硫酸，按圖連接裝置；（4）加熱，待濃硫酸快要沸騰時撤離酒精燈，并把銅絲鉤迅速放下，令反應(yīng)的銅絲完全浸沒在硫酸里，反應(yīng)立即開

6、始，可以看到白色煙霧的生成，待安全裝置內(nèi)的藍色石蕊試紙變紅，品紅試紙和浸有KMnO4溶液的布條褪色時，將銅絲鉤拉升，此時試管中溶液為藍綠色，幾乎沒有黑色；（5）反應(yīng)完成后，靜置5分鐘，等多余的SO2被棉花吸收為止。然后取下安全裝置的試管，讓同學(xué)體驗SO2的氣味，加深印象。3.4實驗優(yōu)點（1）實驗裝置簡單容易操作，能夠突出實驗主題，便于教師教和學(xué)生學(xué)；（2）實驗現(xiàn)象明顯直觀，使學(xué)生形成較深刻的印象；（3）此實驗裝置中，銅絲鉤和銅絲是分開的，可反復(fù)實驗，節(jié)省資源；（4）銅絲鉤上下一移動，令反應(yīng)具有可控制性，避免浪費藥品和污染環(huán)境；（5）用品紅試紙取代了品紅溶液，反應(yīng)見效快，縮短了反應(yīng)的時間，而且增

7、加了浸有KMnO4溶液的布條，布條褪色更強調(diào)了SO2的強氧化性，便于學(xué)生理解掌握SO2的性質(zhì)；（6）實驗的可控制性令產(chǎn)生的SO2較少，尾氣可以被蘸有氫氧化鈉溶液的棉花吸收，對環(huán)境無污染，符合綠色化學(xué)的要求；（7）反應(yīng)后的溶液顏色為藍綠色，加水稀釋后為藍色，幾乎沒有副產(chǎn)物的生成，效果明顯；3.5注意事項（1）濃硫酸的量不宜過多，2ml就可以，否則浪費藥品；銅絲應(yīng)事先經(jīng)過打磨，確保上面的保護層剝落；（2）在加熱濃硫酸時不要把銅絲放下，待濃硫酸開始沸騰時迅速將其放下，并撤離酒精燈；（3）仔細觀察現(xiàn)象，待安全裝置中的藍色石蕊試紙變色，品紅試紙和浸有KMnO4溶液的布條褪色時，迅速將銅絲鉤拉升，停止反應(yīng)；（5）反應(yīng)完成后，一定要靜置幾分鐘后，再讓同學(xué)體驗SO2的氣味，防止中毒。（注：此時SO2的量不會對身體產(chǎn)生危害，讓學(xué)生親自體驗到SO2的氣味，對他們理解何為刺激性氣味有益，而且在日常生活中一旦發(fā)現(xiàn)此種味道，就可以辨別出是SO2）參考文獻：1王祖浩.普通高中課程標準試驗教科書化學(xué).江蘇教育出版社，20072吳桂英，夏年利.銅與濃硫酸反應(yīng)系列實驗裝置的創(chuàng)新設(shè)計J.中國教育技術(shù)裝備，2003（11）：15163 吳桂英，夏年利.銅與濃硫酸反應(yīng)系列實驗裝置的創(chuàng)新設(shè)計J.中國教育技術(shù)裝備，2003（11）：15164段昌平，江嵐.以濃硫酸