資源描述：
《對(duì)鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、對(duì)鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究 文章編號(hào)：1008-0546（2013）03-093-02中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.03.040 一、問(wèn)題的提出 人民教育出版社出版的《義務(wù)教育教科書(shū)?化學(xué)?九年級(jí)?上冊(cè)》第五單元課題一[探究實(shí)驗(yàn)方案二]（第93頁(yè)）中，提出將鐵釘放入硫酸銅溶液中，希望學(xué)生觀察到“反應(yīng)前的總質(zhì)量等于反應(yīng)后的總質(zhì)量”的現(xiàn)象同時(shí)，還能觀察到“溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色，鐵釘表面有紅色物質(zhì)”。但筆者在實(shí)驗(yàn)教
2、學(xué)中發(fā)現(xiàn)：很難在短時(shí)間內(nèi)看到溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)鐵釘表面有時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)紅色物質(zhì)，卻出現(xiàn)黑色物質(zhì)。這種異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給我們教學(xué)帶來(lái)了一些干擾，為此筆者做了大量的實(shí)驗(yàn)，有了一點(diǎn)成果與各位讀者共享。 二、實(shí)驗(yàn)探究 1.探究實(shí)驗(yàn)1 ?。?）稱量3g無(wú)水硫酸銅固體多份，然后將不同質(zhì)量的水分別加入硫酸銅固體中，攪拌溶解； ?。?）分別取3mL上述配制好的硫酸銅溶液于試管中，分別加入3根3.9cm鐵釘； ?。?）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（①以3分鐘為限②4為了能準(zhǔn)確地描述現(xiàn)象，避免自己主觀判斷，筆者請(qǐng)學(xué)生來(lái)觀
3、察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，下同）。現(xiàn)象如表1所示?！ ?shí)驗(yàn)結(jié)論：①當(dāng)硫酸銅與水的質(zhì)量比為3∶70左右時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果好； ?、诹蛩徙~溶液濃度較低時(shí)，易出現(xiàn)黑色物質(zhì)?！ ?shí)驗(yàn)分析：Cu2+會(huì)發(fā)生水解現(xiàn)象，Cu2++2H2OCu（OH）2+2H+，新生成的氫氧化銅又極不穩(wěn)定，會(huì)迅速分解而變暗：Cu（OH）2=CuO+H2O?！ 〕踔谢瘜W(xué)中常見(jiàn)的可溶性銅鹽除硫酸銅外，還有氯化銅和硝酸銅，為此筆者做了探究實(shí)驗(yàn)2。 2.探究實(shí)驗(yàn)2 分別配制與上述硫酸銅溶液（3∶70）濃度相當(dāng)?shù)穆然~溶液和硝酸銅溶液，取少量溶液，分別加入
4、3根鐵釘，觀察現(xiàn)象并記錄時(shí)間?，F(xiàn)象如表2所示： ?。üP者學(xué)校只有CuCl2濃溶液，此溶液由于含有[CuCl4]2-和[Cu（H2O）4]2+兩種配離子的緣故而顯綠色，當(dāng)加入一定量水后，水分子取代了[CuCl4]2-中的Cl-，形成[Cu（H2O）4]2+，溶液顏色就顯藍(lán)色了。） 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①相同條件下，氯化銅溶液與鐵反應(yīng)的速度明顯比硫酸銅、硝酸銅溶液與鐵反應(yīng)的速度要快； ?、诼然~溶液與鐵反應(yīng)時(shí)幾乎看不到有黑色物質(zhì)出現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)分析：①鐵表面常會(huì)覆蓋一層氧化膜，阻止了Fe與Cu2+接觸，當(dāng)存在C
5、l-時(shí)，Cl-就穿過(guò)氧化膜，取代膜中的氧原子使具有保護(hù)作用的氧化膜成為可溶性的氯化物，從而活化了金屬表面，促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。由于不同陰離子鉆穿能力不同（Cl->SO42-、NO3-），故對(duì)反應(yīng)影響就有差異。 ?、?Cl-絡(luò)合能力要強(qiáng)于SO42-、NO3-，Cu2++4Cl-=[CuCl4]2-，這樣就抑制了Cu2+的水解，減少了生成氧化銅的可能?！ 〖热挥蠧l-的溶液反應(yīng)效果非常好，那在硫酸銅溶液中引入少量Cl-，實(shí)驗(yàn)效果將會(huì)如何呢？為此筆者進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)3?！ ?.探究實(shí)驗(yàn)3 在硫酸銅溶液（3
6、∶70）中加入少量NaCl（筆者在約72mL的溶液中加了小半藥匙NaCl），攪拌溶解，取少量溶液，加入3根鐵釘，觀察現(xiàn)象并記錄時(shí)間?，F(xiàn)象見(jiàn)表3所示?！ ?shí)驗(yàn)結(jié)論：在硫酸銅溶液中加入少量NaCl時(shí)，實(shí)驗(yàn)效果非常好?！ ?shí)驗(yàn)說(shuō)明：加入食鹽的量不可太多，這是因?yàn)榱蛩徙~會(huì)與過(guò)量的食鹽發(fā)生反應(yīng)，CuSO4（藍(lán)色）+4NaClNa2[CuCl4]（黃色）+Na2SO4，溶液中同時(shí)有CuSO4（藍(lán)色）和Na2[CuCl4]（黃色）而使整個(gè)溶液顯綠色，從而導(dǎo)致后面無(wú)法觀察到溶液顏色的變化?！ 〖訜崾俏覀兂Ｒ?jiàn)用于提
7、高化學(xué)反應(yīng)速度的方法，如果我們提高了硫酸銅溶液的溫度實(shí)驗(yàn)效果又將會(huì)如何呢？為此筆者又做了探究實(shí)驗(yàn)4?！ ?.探究實(shí)驗(yàn)4 取少量硫酸銅溶液（3∶70）于試管中，加熱溶液（筆者加熱到溶液快要沸騰時(shí)），放入3根鐵釘，觀察現(xiàn)象并記錄時(shí)間?，F(xiàn)象見(jiàn)表4所示。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：提高硫酸銅溶液的溫度，實(shí)驗(yàn)效果也非常好?！ ?shí)驗(yàn)分析：由于溫度的升高，粒子運(yùn)動(dòng)速度加快，降低了反應(yīng)活化能，增加了促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的有效碰撞次數(shù)，從而大大加快了反應(yīng)速度?！ ∪⒔ㄗh 1.實(shí)驗(yàn)時(shí)，在硫酸銅溶液（3∶470）中加入少量NaCl或提
8、高硫酸銅溶液的溫度，會(huì)使實(shí)驗(yàn)效果非常好； 2.實(shí)驗(yàn)前可以用細(xì)線將鐵釘扣上，要觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，將鐵釘從溶液中牽出，方便學(xué)生觀察鐵釘與溶液的變化； 3.讓學(xué)生觀察溶液顏色變化時(shí)，可以用原藍(lán)色的硫酸銅溶液做對(duì)比，后面再用一張白紙放在容器后面作襯托，學(xué)生會(huì)觀察得更明顯； 4.也可以將鐵釘換成鐵片或螺旋狀的鐵絲，實(shí)驗(yàn)效果也會(huì)提高?！ 。ū疚牡耐瓿傻玫搅藫P(yáng)州大學(xué)化工學(xué)院吳星教授、呂琳教授、筆者所在單位同事和學(xué)生的幫助，在此深表感謝?。?
