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铜与浓硫酸反应实验的改进与创新研究( 郸城县第一高级中学 周宇航 张静雅 刘睿远 高帮豪 刘婷婷 赵九洲).doc


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苏教版高中化学必修1第四章非金属及其化合物第四节 硫酸、***和氨
铜与浓硫酸反应实验的改进与创新研究
郸城县第一高级中学 周宇航 张静雅 刘睿远 高帮豪 刘婷婷
摘要:基于苏教版高中化学教材中铜与浓硫酸反应的实验装置, 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。秉持着环保、绿色的理念,我们从实验装置入手,在原有的基础上对实验进行必要的改进,提出和设计了新的铜与浓硫酸反应实验的装置。
关键词:铜与浓硫酸反应 实验的改进 创新研究
一、问题的产生
铜与浓硫酸反应的实验是学****浓硫酸重要性质的传统实验。苏教版高中化学教材必修1中,安排的实验操作是:将一小块铜片放入试管中,然后加入2ml浓硫酸,观察实验现象。从而让学生总结出浓硫酸具有强氧化性和强酸性的性质,并掌握SO2的强氧化性的性质。[1]其不足之处主要表现为:
(1)SO2极易溶解于水,在停止加热时,会产生倒吸现象,致使试管炸裂,浓硫酸泄露会对师生产生威胁,具有安全隐患;
(2)用铜片和浓硫酸反应,加热时反应较难控制,试管中会产生大量白色烟雾,不利于实验现象的观察;
(3)试验装置都是试管,比较难于固定,而且装置过于复杂,不利于操作,实验时往往会让人手忙脚乱。
二、有关改进后的实验装置
查阅其他关于铜与浓硫酸反应的实验,下列装置从不同的方面改进了原有的实验设计,给实验的改进提供了一些新思路和有益的借鉴。从实验所用的铜来划分,有铜片和铜丝两种,以下是铜片和浓硫酸的反应:
(1)第一种装置用浸有Na2CO3溶液的棉花来吸收多余的SO2,杜绝了倒吸现象的发生,但是控制不好的话,品红溶液还是有倒吸的可能,另外铜片在加热时会上下翻动,还会有黑色的副产物产生,控制不好浓硫酸与铜片的量,就会影响实验现象的观察。(图1)[2]
图1 图2
(2)第二种装置把溶液都换成了浸有该溶液的棉花,现象都会观察到,装置简便,但是与上述装置存在同样的问题,铜片在反应中不好控制,另外,由于所有的棉花团都塞在一只试管中,准备实验比较复杂,在反应结束后棉花通常很不容易拿出。(图2)[3]
(3)第三种装置增加了安全装置,并用NaOH溶液吸收多余的尾气,此装置的优点是可以观察到SO2的氧化性和酸性,但是事实上,一旦停止加热,控制不好,紫色的石蕊试液会先倒吸,而且此装置过于复杂,试管太多难于固定,不利于师生实验操作。(图3)
图4
图3
以下是利用铜丝和浓硫酸反应的装置:
(1)第一种装置在把浓硫酸加热以后,把铜丝下放到溶液中,反应易控制,且现象明显,不会产生副产物,尾气部分做了改进,不会发生倒吸现象,但是装置中间部分比较复杂,不符合化学实验中的简易性原则,而且具体操作起来并不方便。(图4)(2)第二种装置用蓝色石蕊试纸和品红试纸代替石蕊溶液和品红溶液,整个实验装置简化了,操作方便。但是反应时试纸都在反应试管中,在观察实验现象时并不明显。(图5)
图5

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  • 时间2021-12-05