浓硫酸与铜反应实验
浓硫酸与铜反应的实验探究
浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1（新课标）第四章第四节《氨硝酸硫酸》中，为了讲解浓硫酸的氧化性，设计了浓硫酸与铜反应的实验（实验4-9），教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的：“我们已经知道，铜不能与酸反应放出H2。
但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应，反应除生成硫酸铜外，还生成二氧化硫和水。
”（实验装置及现象如下图-1所示）一、提出问题在实际操作时，试管底部往往有黑色沉淀物，反应所形成的溶液呈灰绿色，加热时间长一些，溶液颜色可变浅。
如果有硫酸铜生成，溶液应该是蓝色，为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢？为了达到理想的实验效果并且解释这些现象，我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。
二、实验验证实验仪器：铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干；实验药品：铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。
（一）浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时，浓硫酸浓度对实验的影响。
1．实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
实验现象：开始加热一会儿后产生气泡，在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中，形成黑色悬浊液。
随着温度升高，直至沸腾，黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。
试管中出现大量白雾，品红溶液褪色。
停止加热静置，未反应的铜表面有黑色物质，试管底部沉淀的固体物质呈灰白色，试管中的液体呈灰绿色。
继续冷却试管时，溶液的颜色慢慢变浅。
将此无色溶液倒入废液缸中，向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水，所得溶液呈很浅的蓝色。
【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
实验现象：与【实验1-1】现象相似，但溶液中灰白色沉淀较少，溶液也呈浅蓝色。
冷却后溶液仍然为浅蓝色。
【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
浓硫酸与铜反应的实验探究
浓硫酸与铜反应的实验探究高中化学教材必修1（新课标）第四章第四节《氨硝酸硫酸》中，为了讲解浓硫酸的氧化性，设计了浓硫酸与铜反应的实验（实验4-9），教材中关于浓硫酸与铜反应的实验是这样叙述的：“我们已经知道，铜不能与酸反应放出H2。
但浓硫酸却可以与铜发生氧化还原反应，反应除生成硫酸铜外，还生成二氧化硫和水。
”（实验装置及现象如下图-1所示）一、提出问题在实际操作时，试管底部往往有黑色沉淀物，反应所形成的溶液呈灰绿色，加热时间长一些，溶液颜色可变浅。
如果有硫酸铜生成，溶液应该是蓝色，为什么溶液呈灰绿色而且试管底部有黑色物质出现呢？为了达到理想的实验效果并且解释这些现象，我们从反应产物和反应条件两方面着手对浓硫酸与铜的反应做了一些探究。
二、实验验证实验仪器：铁架台、酒精灯、大试管、小试管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、温度计、导管与橡皮管若干；实验药品：铜丝、铜片、不同浓度的浓硫酸、品红溶液、蒸馏水。
（一）浓硫酸的浓度对反应的影响我们先来探究当铜片规格相同、硫酸过量时，浓硫酸浓度对实验的影响。
1．实验过程【实验1-1】取18.4mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
实验现象：开始加热一会儿后产生气泡，在铜片表面有细小黑色颗粒状物质生成并进入浓硫酸中，形成黑色悬浊液。
随着温度升高，直至沸腾，黑色颗粒状物质逐渐转变成细小灰白色颗粒状。
试管中出现大量白雾，品红溶液褪色。
停止加热静置，未反应的铜表面有黑色物质，试管底部沉淀的固体物质呈灰白色，试管中的液体呈灰绿色。
继续冷却试管时，溶液的颜色慢慢变浅。
将此无色溶液倒入废液缸中，向试管中残留的灰白色固体中加少量蒸馏水，所得溶液呈很浅的蓝色。
【实验1-2】取16mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
实验现象：与【实验1-1】现象相似，但溶液中灰白色沉淀较少，溶液也呈浅蓝色。
冷却后溶液仍然为浅蓝色。
【实验1-3】取14mol/L浓硫酸3mL置于试管中，向其中放一小块铜片，并用酒精灯加热。
铜与浓硫酸反应的实验探索_陈文兴
铜与浓硫酸的反应是高中化学教材中重要的演示实验之一，实验的原理是：Cu ＋2H 2SO4（浓）CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，实验方法是：在一支试管中加入一小块铜片，再加入3mL 浓硫酸，然后用装有玻璃导管的单孔橡皮塞好，加热。
将放出的气体通入品红溶液中，观察反应现象，见图1。
反应完毕，冷却后，将试管中的液体慢慢倒入另一支盛有少量水的试管中，观察溶液的颜色[1]。
该实验的教学目的是让学生通过观察到的实验现象（生成物溶于水后溶液呈蓝色，放出的气体能使品红溶液褪色），了解并掌握浓硫酸的氧化性质。
然而，教材提供的实验方法和步骤存在四方面的欠缺：第一、装置属半敞开式，蘸有NaOH 溶液的棉花团不能保证完全吸收多余的二氧化硫气体，就有可能造成环境污染，达不到当今绿色化学的标准；第二、要将反应后的液体倒入另一支盛有水的试管中,必须将反应物冷却，使得实验时间较长操作又烦琐，导致教学环节松散；第三、生成物中仍有浓硫酸，溶于水＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿收稿日期：２００９－１０－１５基金项目：遵义师范学院基础教育研究资助项目(基2008003)作者简介：陈文兴，女，贵州遵义人，遵义师范学院化学系高级实验师。
铜与浓硫酸反应的实验探索陈文兴1，王敏2，罗宿星1（1.遵义师范学院化学系，贵州遵义563002；2.仁怀酒都高级中学，贵州仁怀564500）摘要：对高中化学第一册中“铜与浓硫酸反应”演示实验的实验装置和实验方法进行了改进，用可移动的铜丝代替铜片，并对硫酸的浓度进行了探索。
结果表明，当硫酸的浓度为80%时，实验现象鲜明，反应时间短，教学效果明显。
关键词：铜丝；铜片；浓硫酸；改进中图分类号：G633.8文献标识码：C文章编号：1009-3583（2010）-01－0111-03The Research on Experiment in Reaction of Copper and ConcentratedSulfuric AcidCHEN Wen-xing 1,WANG Min 2,LUO Su-xing 1（1.Department of Chemistry ，Zunyi Normal College,Zunyi 563002,China;2.Senior middle school of Jiudu,Renhuai,564500,China ）Abstract :There are many insufficiencies in the demonstration experiment of copper reaction with concentrated sulfuric acid in Book one of chemistry course in senior high school.Byimproving experimental method and experimental device,if we use moveable copper sheet instead of brass wires,and explored the concentration of sulfuric acid in this experiment,the results showed that when the conncentrtion of sulfuric acid was 80%,the experimental phenomenon was more obvious ，the reaction time was shorter and the teaching effect was better.Key words :brass wires ;copper sheet ;concentrated sulfuric acid ;experimental improvement ;amelioration图1课本演示实验△第12卷第1期2010年2月遵义师范学院学报Journal of Zunyi Normal CollegeVol.12,No.1Feb.2010111图2改进装置1时放出大量的热，给实验带进安全隐患；第四、生成物中夹杂有大量的黑色物质，这些黑色物质不溶于水影响对溶液颜色的观察，甚至根本观察不到蓝色的溶液，使得实验现象既不鲜明，教学效果又不明显。
铜和浓硫酸反应实验的探究
2018年第1期教育与装备研究卖验教学铜和浓硫酸反应实验的探究宋志贵摘要:针对中学化学教学中铜和浓硫酸反应实验出现的问题，通过文献和实验探究了影 响铜和浓硫酸反应实验现象的因素，在文献资料的指导下，对铜与浓硫酸反应从反应的温 度、硫酸的浓度、铜的用量、实验操作的方法等方面对反应进行了研究，得出了获得铜和浓 硫酸反应理想实验现象应注意的问题和实验的方法。
关键词：铜；浓硫酸；实验；温度；浓度;操作方法一、问题的提出浓硫酸和稀硫酸性质的不同，表现在浓硫 酸在加热的条件下能和铜发生反应。
中学化 学教材中通过铜和浓硫酸反应的实验来说明 浓硫酸的强氧化性以及反应生成的产物。
对 于铜和浓硫酸反应的实验，让学生认识浓硫 酸的强氧化性的最适宜的现象，就是反应过 程中溶液变为蓝色、品红溶液褪色。
但是按 照教材中的方法进行实验，出现的现象并不 是这样，这就给学生认识铜和浓硫酸反应造 成了困惑。
苏教版高中化学必修1中浓硫酸和铜反应 的实验方法为[1]:将一小块铜片放入试管中， 然后加入2m L 浓硫酸，用如图1所示的实验装 置进行实验，观察实验现象。
按照教材中的方法进行实验，我们观察到 的现象是:在对反应物加热的过程中，铜片首先 变为黑色，然后溶液先由无色变为浅蓝色;继续 加热，液体的蓝色消失，出现灰褐色或灰白色的 浑浊物，品红溶液褪色。
这样的实验现象对铜图1 铜和浓硫酸反应实验装置和浓硫酸反应的教学是不利的，让学生难以理 解，实验也不能突出课堂教学的重点。
实验能 不能避免出现对学生造成困惑的多余的现象? 教材中书写的化学方程式为:Cu + 2H2S04 (浓）j =CuS04+S02T +2H 20。
实验出现的现象 能否和教材书写的化学方程式相一致呢？我们 对此进行了研究。
二、铜和浓硫酸反应的实验研究(一）铜和浓硫酸反应的文献[2]文献资料表明，在不同的温度下，98%的浓 硫酸和金属铜发生的发应不同，产物复杂多样。
温度在543K 以上发生的反应主要为：宋志贵，江苏省徐州市第一中学，高级教师，江苏省特级教师。
浓硫酸与铜反应的实验改进实验报告
浓硫酸与铜反应的实验改进长武中学陈宝凤【问题的提出】在研究浓H2SO4的化学性质时，Cu与浓H2SO4的反应是用来说明浓H2SO4具有很强的氧化性的一个典型反应，为使学生能全面理解并掌握这一重要化学反应，在教材中设计了有关铜和浓硫酸发生反应的演示实验。
人教版教材必修一中的实验装置图为：但若按教材中所提供的装置进行实验，很难得到预期的实验现象，在实验过程中过多的浪费药品，而且会产生大量的有毒气体污染环境，尾气处理得不够充分.人教版标准实验教科书中针对以上弊端作了如下改进：用长铜丝代替铜片，在胶塞一侧挖一个凹槽，使铜丝从凹槽处伸出，反应结束后，将铜丝抽出液面，反应即停止。
但是，在实际操作时发现，在胶塞上挖凹槽大小不好把握，铜丝质地软，穿过胶塞后导致气密性不好，导出的气体不足，品红褪色现象不明显。
.因此，我们应该从实验装置入手，在原有的基础上对实验进行必要的改进。
【实验目的】1.认识浓硫酸与铜的反应，进一步了解SO2的性质。
2.学会发现问题，提出问题，进而学会运用学过的化学知识设计实验方案，从实验中学会得出结论解决问题。
3.培养思考能力和动手能力，体会设计实验以及验证实验的乐趣。
【实验原理】铜与浓硫酸之间反应的化学方程式如下：2H2SO4（浓）+Cu===CuSO4+2H2O+SO2↑Cu与浓H2SO4反应生成SO2说明浓H2SO4具有很强的氧化性，而产生的SO2具有漂白性，同时SO2也是一种酸性气体，在实验中可以用品红试纸验证SO2具有漂白性，用蓝色石蕊试纸验证SO2是一种酸性气体。
【实验装置图】(说明)将5ml的注射器插入胶塞。
在注射器的柱塞末端系上一段细铜丝，并在细铜丝的另一端系上一段螺旋状的粗铜丝，用于反应。
【实验步骤】1.用具支试管代替大试管，由支管导出气体。
取适量浓硫酸加入到具支试管中，用量不超过试管体积的三分之一（约10ml）；2.胶塞选用单孔胶塞，将5ml的注射器插入胶塞。
3.在注射器的柱塞末端系上一段细铜丝，并在细铜丝的另一端系上一段螺旋状的粗铜丝，用于反应。
硫和铜加热反应
硫和铜加热反应高中课本上对该实验的叙述非常简单，而实际情况要复杂得多。
鄙人曾经有幸看到化学系老师做此实验的视频，在此梳理一下常见实验现象及其解释。
（1）产生黑色固体：加热环境下，浓硫酸与铜的反应分步进行。
铜先被浓硫酸氧化为黑色的CuO，CuO再与硫酸反应生成CuSO4。
此外，还伴有一些副反应，生成黑色的CuS、Cu2S等。
随后这些物质又被浓硫酸氧化生成硫酸铜、二氧化硫、硫单质等物质。
反应方程式如下：Cu+H2SO4(浓)→CuSO4+Cu2S+H2OCu2S+H2SO4(浓)→CuSO4+CuS+ SO2(g)+H2OCuS+2H2SO4(浓)→CuSO4+SO2(g)+S+H2OS+H2SO4(浓)→SO2(g)+H2O（2）产生（灰）白色物质：是未溶解于浓硫酸中的无水CuSO4。
（3）产生大量白雾：由于反应溶液处于沸腾状态(浓硫酸的沸点温度为338℃)，反应中生成的水及一定量的硫酸变成蒸气，因而在试管上方形成了硫酸的酸雾。
（4）试管壁上出现淡黄色固体，后又逐渐消失：硫酸与铜共热时的副反应中生成的硫在此温度下有一部分变成了硫蒸气从溶液中逸出，硫蒸气先被冷凝成淡黄色固体附着在试管壁上。
随着试管内温度的逐渐升高,硫酸蒸气将凝聚的硫氧化为二氧化硫而慢慢消失。
其反应的方程式为：S+H2SO4(浓)→SO2(g)+H2O（5）其他：有人认为，浓硫酸与过量的铜反应结束时，铜和硫酸(变为稀硫酸)都有剩余。
其理由是随反应进行时，由于硫酸的不断消耗和水的不断生成，致使硫酸浓度慢慢减小，当其变成稀硫酸时，铜与稀硫酸不再发生氧化还原反应，反应停止。
然而实验现象表明不会出现这种情况。
因为浓硫酸中含水的量很少，尽管反应过程中有一定量的水生成(生成的水大部分随硫酸蒸气冷凝回流到试管中)，但导出的气体中必有一定量的水蒸气随二氧化硫气体逸出了，故浓硫酸并未实质性变稀。
是此，只要有铜存在时，其氧化还原反应就可持续进行下去，直至硫酸全部反应完，得到硫酸铜和少量的氧化铜及硫化铜(硫化亚铜)的灰白色固体混合物。
铜和浓硫酸反应实验现象的探究与分析
铜和浓硫酸反应实验现象的探究与分析作者：胡效忠来源：《甘肃教育》2010年第07期〔关键词〕化学教学;铜;浓硫酸;实验现象;分析〔中图分类号〕 G633.8〔文献标识码〕 C〔文章编号〕 1004—0463(2010)04(A)—0058—01一、铜与浓硫酸的化学反应1. 实验装置图。
2. 实验现象。
新教材关于铜与浓硫酸反应的实验现象是这样叙述的:浓硫酸与铜在加热时能发生反应,放出能使紫色石蕊试液变红或使品红溶液褪色的气体,反应后生成物的水溶液显蓝色,说明铜与浓硫酸反应时被氧化为Cu2+。
然而该实验的现象并非这么简单,有以下两种情况:一种情况是浓硫酸过量。
其实验现象有:铜与冷的浓硫酸不发生反应,加热时随浓硫酸温度升高铜丝(或铜片)表面变黑,产生气泡,细小的黑色颗粒状物质从铜丝(或铜片)表面进入浓硫酸中,形成黑色的悬浊液。
随着加热温度继续升高(至沸腾),黑色颗粒状物质与浓硫酸反应,转变成细小灰白色的颗粒状物质随浓硫酸一起翻滚。
在此过程中试管里还产生了大量的白色烟雾,起初部分烟雾在试管上部内壁冷凝析出淡黄色固体物质。
当加热到浓硫酸沸腾时,淡黄色固体物质又慢慢消失了。
此间导气管导出的气体能使紫色石蕊试液变红,或使品红溶液和KMnO4溶液褪色。
当铜完全反应后,停止加热静置时,试管内的烟雾也随之慢慢消失了,试管中的液体呈浅蓝色,管底沉积的固体物质呈灰白色。
继续冷却试管时,溶液颜色慢慢变浅,至室温时几乎无色。
将此无色溶液注入盛有少量水的试管中,所得溶液变为浅蓝色。
再向残留有灰白色固体的试管中滴加少量蒸馏水时,所得溶液呈蓝色,试管底部未溶固体的上层部分呈蓝色,下层仍为灰白色(久置时可变为蓝色)。
另一种情况是铜过量。
为了便于观察有关反应现象和验证产物,将细铜丝一端卷成螺旋状放入浓硫酸中,另一端露置在液面上方(仍用上述装置)。
长玻璃导管是让挥发的浓硫酸和水冷凝回流。
开始加热反应时的现象与前者相同,随着反应的不断进行,试管和长导气管内壁有少量淡黄色固体物质凝聚,露置于试管液面上方的光亮铜丝逐渐变黑。
对浓硫酸与铜反应实验的深入探究
对浓硫酸与铜反应实验的深入探究在一支试管里加入一小块铜片，然后再加入3ml 浓硫酸，用装有玻璃导管的单孔胶塞塞好，加热，放出的气体分别通入紫色石蕊试液或品红溶液中，观察反应现象。
反应完毕，冷却后，将试管中的液体慢慢倒入另一支盛有少量水的试管中，观察溶液的颜色。
教材上对实验现象的描述和解释是：浓硫酸与铜在加热时能发生反应，放出能使紫色石蕊变红或使品红溶液褪色的气体。
反应后生成物的水溶液显蓝色。
说明铜与浓硫酸反应时被氧化成了Cu2+，生成的气体是SO2。
反应方程式为：Cu＋2H2SO4（浓）== CuSO4＋SO2↑＋2H2O可是笔者在做实验时发现：开始加热一会后先产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜片表面进入浓硫酸中，形成黑色悬浊液；随着温度升高（至沸腾），试管中产生了细小的白色颗粒状物质，出现了大量白雾，品红溶液褪色；停止加热静置，未反应完的铜表面有黑色的不溶物，试管底部沉积的固体物质有黑色的和白色的，试管中的液体呈灰白色，将试管内的溶液倒入另一支盛有水的试管中，溶液的蓝色不够明显。
出现了这种情况，导致课堂演示实验没有达到演示的目的，而且在教学过程中很难向学生解释实验过程中出现的异常现象。
二探究过程1．黑色物质成分的探究取18.4mol/L 浓硫酸3ml 和一小块铜片，按课本要求做实验。
试验完成后，笔者仔细进行了以下实验过程，探究试管中产物的成分。
（1）取少量试管中白色物质，加入另一支试管中，再加入适量水并振荡，发现白色固体溶解，溶液呈现蓝色；向此蓝色溶液中加入少量K4［Fe（CN）6］后，发现产生红棕色沉淀，说明是Cu2+，由此可知铜与浓硫酸反应产生了CuSO4。
（2）将铜片取出，用少许水洗涤中，黑色物质脱落但不溶解。
往洗涤液中滴加稀硫酸，发现部分黑色物质溶解，溶液呈现蓝色，由此说明黑色物质中有CuO。
（3）取试管中黑白相间的物质，加水溶解过滤后，将黑色物质加入到少量氰化钾溶液中，黑色物质全部溶解。
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上海二期对实验改进
• 在 a 试管中放入一小块铜片，加入 5mL 98% 浓硫酸，b 试管里盛有 0.1% 的品红溶 液，c 试管里盛有 20%氢氧化钠溶液。给 a 试管微微加热，一段时间后，发现a 试管里的 Cu 片表面逐渐变黑，继续加热有大量刺激性气体产生，形成墨绿色浊液，试管底部有灰白 色沉淀；再加热，试管中出现白雾，浊液澄清，灰白色沉淀依然存在，Cu 片消失；冷却， 静置，将 a 试管中液体倒另一支盛水的试管中，管壁发烫，溶液略带蓝色，此时，可闻到刺 激性气味。将灰白色固体倒入水中，形成蓝色溶液。b 试管里的品红溶液褪色。此方案的操 作简单，现象明显，但装置较为复杂（要附抽气管和抽气装置），与理想的现象有一定的出 入，实验过程中还会产生少量污染。
浓硫酸与铜反应实验的再改进
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
人教版标准实验改进
人教版化学必修第一册第六章第三节中的铜片与 浓硫酸反应实验存在弊端演示结束后，未反应的铜 片继续和浓硫酸反应，生成有毒气体二氧化硫，既浪费 药品又污染环境。 人教版标准实验教科书中针对以上弊端作了如下 改进 用长铜丝代替铜片，在胶塞一侧挖一个凹槽， 使铜丝从凹槽处伸出，反应结束后，将铜丝抽出液面， 反应即停止。但是，在实际操作时发现，在胶塞上挖凹 槽大小不好把握，铜丝质地软，穿过胶塞后导致气密性 不好，导出的气体不足，品红褪色现象不明显。
实验再改进
将图1中 a 试管中的单孔塞改成双孔塞，在 a 试管接上双联球，去掉抽气管和抽气装置， 将 98% H2SO4改为 80% H2SO4。反应开始，即迅速给 a 试管加热至沸腾，并用双联 球向 a 试管中鼓入空气，一段时间后，观察现象，发现 a 试管里的溶液变为蓝色，b 试 管里的品红溶液褪色。反应结束后，继续鼓入空气，利用 c 试管中的氢氧化钠溶液，将 a 试管中反应产生的气体完全吸收。拆除装置，用滴管将 c 试管中 NaOH 溶液慢慢加入 a 试管，观察现象，a 试管里出现蓝色沉淀。改进后的优点： （1）整个装置在实验制气过程中不拆卸，气密性好，没有污染。 （2）教材中因为用的是 98%H2SO4，很难直接看到蓝色的 CuSO4溶液，要想观察到 蓝色的 CuSO4溶液，只能向 a 试管中加水，或将 a 试管中的反应液倒入一定倒置于水 中的时间很短，从而造成学生很难发现二氧化碳溶于水而水位上升的现象。由此可见， 二氧化碳溶于水的速度很慢，其溶解的速度不影响用排水法收集二氧化碳，且收集到的 二氧化碳纯度很高 ( 快、纯、省料 )，而用排气法收集的二氧化碳纯度就较低 , 且耗时、 耗料。