初中化學(xué)實驗教學(xué)中硫酸銅與氫氧化鈉溶液反應(yīng)裝備應(yīng)用

許欣玲

摘 要 實驗研究表明，硫酸銅和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)會因添加順序的不同而產(chǎn)生不同的結(jié)果?；诹蛩徙~和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，設(shè)計兩種不同的實驗裝置來探討這兩種物質(zhì)的實際反應(yīng)情況，以期更好地指導(dǎo)教學(xué)工作的開展。

關(guān)鍵詞 初中化學(xué)；硫酸銅；氫氧化鈉

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）23-0141-02

1 前言

鑒于初中化學(xué)教材中關(guān)于硫酸銅和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)僅生成了氫氧化銅，以至于學(xué)生可能錯誤地理解二者的反應(yīng)結(jié)果就是氫氧化銅。實際上，二種反應(yīng)物的反應(yīng)會因反應(yīng)量的不同而有所差異，所以有必要對于教材中硫酸銅和氫氧化鈉溶液的實驗裝備進(jìn)行改進(jìn)，以驗證這兩種反應(yīng)物量不同所產(chǎn)生的實驗結(jié)果。

2 探究實驗裝備之一

實驗裝備目的 本次實驗裝備設(shè)置的目的就是為了探討硫酸銅溶液注入氫氧化鈉溶液中的反應(yīng)現(xiàn)象，也就是少量硫酸銅溶液和過量氫氧化鈉溶液的反應(yīng)現(xiàn)象。

實驗裝備設(shè)置 在本次實驗裝置中，所用到的試劑主要為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸銅溶液；所用到的實驗器材主要包括燒杯、鐵架臺、澆水滴管、酒精燈、鐵夾、試管以及容量為50 mL的螺口瓶。在安裝實驗裝置的時候，要向螺口瓶中注入容量為45 mL

的氫氧化鈉溶液，并要將針筒和膠水滴管進(jìn)行有效連接，并要從中吸取容量為5 mL的硫酸銅溶液，然后即可搭建鐵架臺，在其上部固定針筒結(jié)構(gòu)。

實驗內(nèi)容與結(jié)果 在實驗的時候，操作人員需要將針筒結(jié)構(gòu)緩慢地下壓，以將硫酸銅溶液逐步加入氫氧化鈉溶液中，同時要保持實驗過程中保持一個恒定的溫度（13 ℃）。隨著硫酸銅注入量的增加，螺口瓶內(nèi)部逐漸出現(xiàn)了藍(lán)色固體。如果硫酸銅溶液的注入速度比較快，那么所得到的藍(lán)色固體顆粒比較??；反之則會從膠水滴管部位處“生長出”藍(lán)色固體，并且該種固體體積會隨著硫酸銅溶液的增加而繼續(xù)增大。在實驗完畢之后，將螺口瓶的蓋子擰緊，接著晃動數(shù)次，發(fā)現(xiàn)生成的藍(lán)色沉淀沒有發(fā)生體積上的改變；然后取少量的藍(lán)色沉淀放到試管中進(jìn)行加熱，發(fā)現(xiàn)生成的藍(lán)色沉淀快速變黑。

3 探究實驗裝備之二

實驗裝備目的 本次實驗裝備設(shè)置的目的就是為了探討氫氧化鈉溶液注入硫酸銅溶液中的反應(yīng)現(xiàn)象，也就是少量氫氧化鈉溶液和過量硫酸銅溶液的反應(yīng)現(xiàn)象。

實驗裝備設(shè)置 在本次實驗中，所采用的化學(xué)反應(yīng)溶液類型、含量及相關(guān)實驗儀器設(shè)備和實驗裝備一均相同，即：所用到的試劑主要為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸銅溶液；所用到的實驗器材主要包括燒杯、鐵架臺、澆水滴管、酒精燈、鐵夾、試管以及容量為50 mL的螺口瓶。但是在安裝反應(yīng)實驗裝置的時候，要向螺口瓶中注入容量為45 mL的硫酸銅溶液，并要將針筒和膠水滴管進(jìn)行有效連接，并要從中吸取容量為5 mL的氫氧化鈉溶液，然后即可搭建鐵架臺，在其上部固定針筒結(jié)構(gòu)。

實驗內(nèi)容與結(jié)果 在實驗的時候，操作人員需要將針筒結(jié)構(gòu)緩慢地下壓，以將氫氧化鈉溶液逐步加入硫酸銅溶液中，同時要在實驗過程中保持一個恒定的溫度（13 ℃）。隨著氫氧化鈉溶液注入量的增加，螺口瓶內(nèi)部逐漸出現(xiàn)藍(lán)色固體，并且會隨著注入量的增加，藍(lán)色固體體積量也不斷增加。在實驗完畢之后，將螺口瓶的蓋子擰緊，接著晃動數(shù)次，發(fā)現(xiàn)生成的藍(lán)色沉淀很快變得非常松散；靜置一段時間后，固液出現(xiàn)分層問題，相應(yīng)的沉淀顆粒也越來越細(xì)，并且相應(yīng)的沉淀藍(lán)色也主要表現(xiàn)為藍(lán)綠色；然后取少量藍(lán)綠色沉淀進(jìn)行加熱直至沸騰，發(fā)現(xiàn)沉淀的顏色逐漸變淺，直至藍(lán)綠色完全變?yōu)闇\綠色[1]。

4 實驗結(jié)果分析和討論

反應(yīng)原理解析 實踐研究表明，氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液含量的不同會產(chǎn)生不同的反應(yīng)現(xiàn)象，這實際上就是實驗一和實驗二發(fā)生了不同的化學(xué)反應(yīng)所造成的，具體化學(xué)反應(yīng)公式如下：

CuSO4+2NaOH===Cu（OH）2↓+Na2SO4

Cu（OH）2===CuO+H2O

針對探究實驗裝備之二的反應(yīng)而言，少量的氫氧化鈉溶液和過量的硫酸銅溶液會生成顏色比較淺的堿式硫酸銅沉淀，并且在加熱之后會分解為黑色的氧化銅沉淀（實際上也含有部分氫氧化銅），其在振蕩之后會立刻出現(xiàn)松散的問題，并且在加熱之后不出現(xiàn)分解問題，具體化學(xué)反應(yīng)公式如下：

4CuSO4+6NaOH===Cu4（OH）6SO4↓+3Na2SO4

由此可知，在硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)的過程中，兩種反應(yīng)物濃度會對實際的生成物產(chǎn)生重大影響。

異?，F(xiàn)象解析 在實驗操作過程中，除了常規(guī)的現(xiàn)象之外，還存在一些異常實驗現(xiàn)象，下面就這兩個實驗中的異?，F(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)分析和討論，具體表述如下。

第一種異?，F(xiàn)象主要為：通常而言，該實驗正規(guī)現(xiàn)象主要從膠水滴管部位處“生長出”藍(lán)色固體，并且其體積會隨著硫酸銅溶液的增加而繼續(xù)增大，生成的藍(lán)色沉淀在震蕩時不會發(fā)生體積上的改變，同時放到試管中進(jìn)行加熱時，其會快速變黑。但是在加入少量硫酸銅溶液的時候，此時震蕩螺口瓶，會發(fā)現(xiàn)部分生成的沉淀出現(xiàn)溶解的問題，并且在靜置情況下表現(xiàn)為藍(lán)色的特征。實際上，如果相應(yīng)的氫氧化鈉溶液容量比較多，那么剩下的氫氧化鈉會同已經(jīng)生成的氫氧化銅繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種不同于硫酸銅和氫氧化銅的新化合物——四羥基合銅酸鈉。

為了驗證推測的準(zhǔn)確性，取用反應(yīng)之后的少量藍(lán)色溶液，向其中加入一些鋁粉，并生成一些氣體。待化學(xué)反應(yīng)結(jié)束之后，原有的藍(lán)色溶液逐漸變成無色，并且在瓶底及液面上出現(xiàn)一些黑色固體，并夾雜有紅色顏色；待將相應(yīng)的黑色固體取出之后，倒入一些稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的紅色固體沒有發(fā)生溶解，黑色固體溶解了，相應(yīng)的溶液也逐漸變藍(lán)。

另外一種異常現(xiàn)象主要為：在少量的氫氧化鈉溶液和過量的硫酸銅溶液會生成顏色比較淺的堿式硫酸銅沉淀，同時也存在一些結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固的沉淀，其在振蕩之后會立刻出現(xiàn)松散的問題，并且在加熱之后不出現(xiàn)分解問題。與此同時，該固體相應(yīng)的顏色也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闇\藍(lán)綠色，但是在螺口瓶的瓶底依舊存有少量的亮藍(lán)色沉淀物，并且相應(yīng)的顏色也沒有發(fā)生改變。而在對螺口瓶進(jìn)行清洗過程中，螺口瓶瓶底部位有一些較難清洗的亮藍(lán)色沉淀。

實際上，在第二次化學(xué)反應(yīng)中，固體生成物會從膠水滴管口逐漸延伸到螺口瓶的瓶底。但是由于氫氧化鈉溶液本身的濃度比較高，相應(yīng)的密度也比較大，因此，部分氫氧化鈉會沿著已經(jīng)生成的固體物質(zhì)掉落入瓶底，這在一定程度上使瓶底的氫氧化鈉溶液濃度極大提升。此時和硫酸銅溶液繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)的過程中，硫酸銅過量的條件已經(jīng)不復(fù)存在，實際上又成為第一種實驗條件。而針對那些清洗困難的沉淀而言，其實際上就是生成的氫氧化銅沉淀。

為了驗證上述假設(shè)，可以從螺口瓶的瓶底部刮下一些固體沉淀，放入試管中，并加入少量的水，然后進(jìn)行加熱，此時的藍(lán)色沉淀會快速變成黑色的氧化銅。由此可知，螺口瓶瓶底的藍(lán)色沉淀確實為氫氧化銅固體，這也在一定程度上驗證了實驗一中的結(jié)論，即在硫酸銅溶液過量、氫氧化鈉溶液少量的條件下，會生成堿式硫酸銅。

5 結(jié)語

綜上所述，硫酸銅與氫氧化鈉溶液會因反應(yīng)物量或者添加順序的不同而產(chǎn)生不同的反應(yīng)現(xiàn)象。如果氫氧化鈉溶液過量，那么就會生成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的深藍(lán)色硫酸銅沉淀；如果硫酸銅過量，那么就會生成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差的淺藍(lán)色堿式硫酸銅沉淀。因此，在講解該部分教學(xué)知識的時候，初中教師應(yīng)創(chuàng)新實驗裝備，使學(xué)生全面了解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]張良松.酚酞滴入氫氧化鈉溶液，紅色為什么會消失[J].新課程：教研版，2011（2）.