“探究鐵、銅、銀的活動性強(qiáng)弱”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

徐佳鳳

文章編號:1005-6629(2009)07-0019-02中圖分類號:G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

1 問題的提出

上海市九年級化學(xué)教材第二學(xué)期第六章中關(guān)于金屬活動性的內(nèi)容中,安排了學(xué)生實(shí)驗(yàn):探究Fe、Cu、Ag的活動性強(qiáng)弱。這是一個(gè)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),但無論是在教師演示還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常會出現(xiàn)異常現(xiàn)象:鐵絲從硫酸銅溶液中置換出的銅呈現(xiàn)黑色或褐色而不是紫紅色;銅絲從硝酸銀溶液中置換出的銀先呈現(xiàn)黑色,過一段時(shí)間后才出現(xiàn)灰白色而不是銀白色。異常現(xiàn)象的出現(xiàn)無疑大大影響了實(shí)驗(yàn)效果。

2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

為了優(yōu)化該實(shí)驗(yàn)效果,筆者對此做了一系列實(shí)驗(yàn)探究。首先是通過多組對比實(shí)驗(yàn),找出了對實(shí)驗(yàn)效果影響較大的一些因素,它們分別是:①鹽溶液的濃度;②金屬材料表面積;③鹽溶液的酸性程度;④反應(yīng)溫度等。然后采用正交試驗(yàn)法,選擇L₉(3⁴)試驗(yàn)安排表,分別對兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的4因素、3水平展開探究,以置換出的金屬銅、銀的色澤及反應(yīng)時(shí)間為指標(biāo)。

(1)在鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)中,控制的最佳條件是:①新配制0.5 %的硫酸銅溶液;②向硫酸銅溶液中加入1︰10的稀硫酸調(diào)至pH約為6;③選用1 cm寬的鋸條進(jìn)行試驗(yàn)要比鐵絲、鐵釘效果都好;④將試管中少量的硫酸銅溶液加熱至接近沸騰時(shí),再將打磨過的鋸條放入溶液反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:鋸條表面出現(xiàn)紫紅色的銅非常明顯,而且耗時(shí)較少。

(2)在銅與硝酸銀溶液的反應(yīng)中,控制的最佳條件是: ①新配制1%的硝酸銀溶液; ②向硝酸銀溶液中加入 1︰10 的稀硫酸調(diào)至pH約為6; ③選用6～7 mm寬的銅片進(jìn)行試驗(yàn)要比銅絲效果好;④將試管中少量的硝酸銀溶液加熱至接近沸騰時(shí),再將打磨平滑的銅片放入硝酸銀溶液反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果:銅片上析出的銀不但厚實(shí), 而且呈現(xiàn)耀眼閃光的銀白色, 1～2分鐘內(nèi)就可出現(xiàn)最佳效果。

3 實(shí)驗(yàn)分析

在原先的實(shí)驗(yàn)中,由于沒有很好控制實(shí)驗(yàn)條件,使得反應(yīng)生成金屬的速度非常快,析出的金屬在一定時(shí)間內(nèi),在有限的不平的金屬材料表面來不及緊密有序堆積,析出的金屬顆粒又是非常的小,可見光被自由電子吸收后難以發(fā)射出去,所以呈現(xiàn)黑色。

如果適當(dāng)控制反應(yīng)條件:減小鹽溶液溶度、控制鹽溶液酸性程度、增大金屬材料表面積、提高反應(yīng)溫度等,從而也就控制了反應(yīng)速度,這樣實(shí)驗(yàn)效果將大大改善。

4 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

(1)新配制的溶液效果較好,且要用蒸餾水進(jìn)行配制。

(2)在將金屬材料放入溶液之前,要用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨至光滑平整。

(3)實(shí)驗(yàn)過程中, 盡量要避免有雜質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)體系。