鈉與硫酸銅溶液反應的猜想

【摘 要】關于金屬鈉與硫酸銅溶液反應，在高中階段教材和其他一些教學參考資料上都說是鈉先和硫酸銅溶液中的水反應，然后生成的氫氧化鈉再與硫酸銅溶液發生復分解反應。但是筆者通過一些實驗發現了鈉與硫酸銅溶液的反應并不是如上所說的現象，另外對于銅、氧化銅、氧化亞銅這些物質的生成，筆者也作了一些猜想，并做了一些實驗，希望能給同行以參考。

【關鍵詞】鈉 硫酸銅溶液 化學反應

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）25-0136-01

猜想一：硫酸銅溶液中，H+與鈉的接觸面積大

鈉是一種非常活潑的金屬，能在常溫下和水反應，把水中的H+還原為氫氣，水中的H+很少，常溫下，濃度為10-7mol/L，這么小的離子濃度，鈉都能和它反應，而且很劇烈，這足以說明鈉具有很強的還原性，能和很多弱氧化劑反應。鑒于鈉這樣的化學性質，自然就會涉及到鈉與硫酸銅溶液的反應，因為硫酸銅溶液中既有水電離的H+（溶液中的H+濃度要比純水中的H+濃度大很多，原因是+水解產生的），又有氧化性比H+強的，按理說，鈉應先和+反應，如果鈉有剩余再和水中的H+反應，為了驗證鈉與硫酸銅溶液的反應，筆者做了8個實驗。

實驗1：向濃度為5%的稀硫酸銅溶液中加入金屬鈉，開始時，鈉浮在溶液表面，熔成閃亮的小球，四處游動，發出咝咝聲，溶液中有藍色沉淀生成，反應后加入濃氫氧化鈉溶液，沉淀消失，形成藍色溶液。

實驗2：向濃度為20%的硫酸銅溶液中加入金屬鈉，現象與實驗1開始時一樣，只是比實驗1劇烈，后加入濃氫氧化鈉溶液，沉淀消失，形成藍色溶液。

實驗3：向硫酸銅飽和溶液中加入金屬鈉，鈉浮在溶液表面，燃燒，發出黃光，溶液中有藍色和黑色沉淀生成，加入濃氫氧化鈉溶液后，藍色沉淀消失，黑色沉淀依然存在，過濾后，在濾紙上有黑色和少量棕黃色的固體出現。向沉淀中加入稀硫酸后，有紅色金屬生成。

從實驗1可以看出，鈉是和水反應生成了NaOH后，NaOH再和溶液發生復分解反應。通過這個實驗，氧化性弱的H+占據了反應的優勢，筆者的猜想是：在硫酸銅稀溶液中，水很多，當然H+的量就多，于是鈉先和水中的H+反應，而不能及時和氧化性稍強的Cu2+反應。

從以上三組實驗可以看出，稀硫酸銅溶液是鈉先和水反應，然后再發生NaOH與的復分解反應，換成濃溶液后，依然是鈉先和水反應，只是反應放出的熱量明顯比稀溶液多，高溫下，可以使生成的2分解2分解溫度為80℃①）生成氧化銅，氧化銅在高溫下能生成氧化亞銅。氧化亞銅在遇到稀硫酸時，發生反應生成Cu和。

猜想二：硫酸銅溶液中，移動太慢，失去了與鈉發生反應的機會

的外層電構型為，易形成配合物。當鹽溶解在過量的水中時，形成，②這是個體積很大的離子，在溶液中移動就會慢，而鈉是在液面上反應，所以，鈉先和體積小、移動快的H+反應了。

猜想三：硫酸銅溶液少量時，過量的鈉能置換出銅

實驗4：在玻璃片上放一小塊鈉，向上面滴三滴飽和硫酸銅溶液，劇烈反應，鈉表面有氣體生成，有黑色和棕黃色的固體生成，反應后的物質中加入濃氫氧化鈉溶液沉淀不溶解，有少量紅色金屬出現。

實驗5：在玻璃片上放一小塊鈉，放置一段時間，等表面都變暗，再向上面滴加硫酸銅溶液，開始反應平穩，有藍色沉淀生成，隨著反應進行一段時間后，表面有氣體產生，隨之劇烈燃燒，把玻璃片燒炸，有大量棕黃色的物質生成，在玻璃片的炸裂處有一些紅色金屬出現，這些金屬比實驗4多。加入濃NaOH，沉淀不溶解。

在實驗4和5中，明顯有銅生成，可能的原因是：鈉與水反應放熱，生成的分解生成了氧化銅，然后，過量的鈉再與氧化銅發生氧化還原反應，生成銅。（而當鈉表面有氧化層時，開始反應慢，生成了，的過程是一個放熱過程，所以有氧化膜的鈉后來的反應更劇烈，放出的熱量更多。）也可能是過量的鈉直接與硫酸銅反應生成了銅或氧化亞銅。

實驗6：在蒸發皿中放一些硫酸銅晶體，一塊去氧化膜的鈉，埋在硫酸銅晶體中，用玻璃棒壓鈉塊。鈉塊緩慢地熔成一個閃亮的小球，藍色的硫酸銅晶體中出現褐色物質，還有少量白色物質生成。待反應后，加入足量的水，過量的藍色硫酸銅晶體和白色物質溶解，過濾后，沉淀中再加入足量的稀硫酸，大部分的褐色物質溶解，余下少量固體，其中有紅色的，也有褐色的。

實驗6可以證明鈉能和硫酸銅晶體中的結晶水反應，但很緩慢，生成的白色也很少，同時放出的熱量能使硫酸銅晶體分解生成CuO，鈉可能和CuO反應生成銅，也可能和反應生成銅。

實驗7：在蒸發皿中放入一塊鈉，用氧化銅埋上，加熱，鈉熔化，并燃燒，反應后冷卻，加入稀硫酸，有固體銅出現。

實驗8：在蒸發皿中加入一些硫酸銅晶體，加熱，變白后趁熱加入一塊鈉，鈉在白色的硫酸銅粉末中熔成小球，然后燃燒，冷卻后，加入稀硫酸溶液，有固體銅出現，同時有刺激性氣味的氣體生成，該氣體是。

通過實驗7，可以看到，鈉能把氧化銅還原成單質銅。通過實驗8，可以看出鈉能把硫酸銅固體中的銅置換出來，不僅如此，鈉還能還原硫酸銅中的硫元素，使之生成+4價的硫。

注 釋

①②③熊雙貴、高之清.無機化學[M].武漢：華中科技大學出版社，2011：300、301、302

〔責任編輯：李爽〕