銅與濃硫酸反應的實驗改進

摘 要：銅與濃硫酸反應的實驗對學生理解濃硫酸的強氧化性有很大幫助。通過分析現有文獻，并在已有實驗改進的基礎上，對此實驗進行綠色化和簡約化的改進，使其更適宜在課堂上演示，從而提高教學質量。

關鍵詞：銅與濃硫酸反應;實驗改進;簡約化;綠色化

《普通高中化學課程標準（2017年版）》中提出要以發展學生的化學學科核心素養為主旨，“科學探究與創新意識”[1]是其主要內容之一。化學實驗是培養學生科學探究能力和創新意識的最為有效的途徑。銅與濃硫酸反應是高中學習的重要反應之一，對于學生理解濃硫酸的強氧化性具有重要的意義，不同版本的教材對銅與濃硫酸反應的實驗設計均存在可改進之處：現行人教版《化學1》實驗4-9通過在橡膠塞凹槽中抽拉銅絲控制實驗，摩擦力較大，且銅絲很軟，實際操作很不方便[2]。此外，該實驗缺乏尾氣處理裝置，實驗現象也不明顯。蘇教版高中《化學1》中設計的銅與濃硫酸的反應無法將銅片與濃硫酸分離，不能隨時控制實驗的發生與停止，并且實驗裝置內殘余的氣體也無法除去[3]。由此可見課本上的實驗不符合新課標提倡的STSE教育的要求。

迄今為止，對銅與濃硫酸的實驗改進主要有以下三類：實驗條件和方法的探索[4][5][6]、實驗裝置的改進（實驗可控性改進、SO2檢驗裝置改進、尾氣處理裝置的改進）[7][8]、實驗的創意化改進[9]，但是在實際操作中或實驗不夠簡便，或現象不佳。因此，在已有實驗改進的基礎上，基于綠色化、簡約化的原則對銅與濃硫酸的反應進行再改進，使實驗現象更加明顯，實驗操作更加簡便，更適合在課堂上演示。

1.實驗用品

儀器和材料：具支試管、雙球管、洗耳球、橡膠塞、小燒杯、玻璃導管、橡膠管、膠頭滴管、小漏斗，蝴蝶夾、酒精燈、較薄的銅片（實驗所用銅片為厚0.1mm，寬10mm的銅片）、小磁鐵（實驗所用的是直徑5mm，厚度1mm的紐扣小磁鐵）。

藥品：濃硫酸、高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉溶液。

2.實驗裝置圖

3.實驗過程

（1）剪一段7cm左右的銅片，將銅片一端彎曲，包裹一枚紐扣小磁鐵（銅片不能過短，否則將影響實驗操作，包裹小磁鐵所用的銅片長度在1cm左右）。

（2）檢驗裝置的氣密性。

（3）取5mL左右的濃硫酸于具支試管中，將包有小磁鐵的銅片放入具支試管中，在試管外用多枚小磁鐵吸引至具支試管上部。

（4）在雙球管中分別放入一滴酸性高錳酸鉀溶液和品紅溶液。

（5）點燃酒精燈先預熱后加熱，待濃硫酸微沸時拖動試管外小磁鐵使銅片下端約1cm左右伸入濃硫酸中，到高錳酸鉀溶液和品紅溶液褪色后停止加熱，并拖動試管外磁鐵使銅片與濃硫酸分離。

（6）停止加熱，用洗耳球從上方將裝置內的SO2吹出，使其完全被NaOH溶液吸收。

4.實驗現象

（1）濃硫酸與銅片劇烈反應，高錳酸鉀溶液和品紅溶液迅速褪色，溶液呈明顯的藍色，試管底部有白色固體產生;

（2）冷卻幾分鐘后溶液漸漸變為無色，將試管底部的白色固體溶解在少量水中，溶液呈藍色。

5.實驗改進的特點

（1）實驗現象明顯，用時短，學生不僅能觀察到藍色的硫酸銅溶液，還能在過程中復習SO2的還原性和漂白性，豐富了教學內容。

（2）實驗裝置簡單，儀器易得，實驗結束后可以回收循環利用，在實際操作中可行性很強。

（3）銅片包裹小磁鐵操作簡單，不僅能防止磁鐵與濃硫酸接觸影響實驗現象，而且可以利用磁鐵的磁性控制反應進程。

（4）利用洗耳球能將裝置內殘留的氣體吹出除去，防止污染環境。

6.結語

銅與濃硫酸反應的實驗改進使得實驗更加綠色化、簡約化，在實際操作中實驗現象明顯，操作簡便，便于教師和學生在課堂上實施，同時對學生理解濃硫酸的強氧化性有很大幫助。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：4.

[2]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M].北京：人民教育出版社，2014：101.

[3]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學1[M].南京：江蘇教育出版社，2014：92.

[4]王春.銅與濃硫酸反應的實驗探究與改進[J].化學教育，2009，30（10）：58-59.

[5]宋志貴.銅和濃硫酸反應實驗的探究[J].教育與裝備研究，2018，34（01）：51-53.

[6]王繼璋.溫度對銅和濃硫酸反應的影響探究[J].化學教育，2013，34（09）：64+68.

[7]楊麗娟，齊俊林.銅與濃硫酸反應實驗的新設計二則[J].化學教學，2017，（12）：58-60.

[8]陳海濤.銅與濃硫酸反應實驗方案的新設計[J].化學教學，2015（10）：65-68.

[9]明正球.對銅與濃硫酸反應實驗的創意化改進[J].中學化學教學參考，2017（11）：56.

作者簡介：胡凱麗（1995.4）女，漢族，河南省商丘市，碩士，研究方向：化學教育