2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、1銅與濃硫酸反應(yīng)實驗現(xiàn)象的探究與分析銅與濃硫酸反應(yīng)實驗現(xiàn)象的探究與分析[摘要摘要]銅與濃硫酸共熱反應(yīng)因兩者的量不同,反應(yīng)時的最終現(xiàn)象不同。若濃硫酸過量時,主要現(xiàn)象有:銅表面先變黑,形成黑色濁液,隨后又變成白色濁液。銅全部反應(yīng)完后,靜置,灰白色物質(zhì)沉于管底,所得溶液呈淡藍(lán)色,冷卻至室溫呈無色。反應(yīng)中還伴有白色煙霧,并有淡黃色物質(zhì)冷凝在管壁。若銅過量,最終得灰白色固體物質(zhì)。由此說明銅與濃硫酸共熱的反應(yīng)是很復(fù)雜的,且反應(yīng)后所得溶液顏色隨溫度變

2、化而變化。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]銅濃硫酸共熱反應(yīng)現(xiàn)象原因高一新教材關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗敘述是這樣的:“實驗表明,濃硫酸與銅在加熱時能發(fā)生反應(yīng),放出能使紫色石蕊試液變紅或使品紅溶液褪色的氣體,反應(yīng)后生成物的水溶液顯藍(lán)色。說明銅與濃硫酸反應(yīng)時被氧化為Cu2”。然而該實驗的現(xiàn)象并非這么簡單,且實驗有兩種情況:一種情況是濃硫酸過量。用下列“實驗裝置圖1”(固定儀器和加熱酒精燈均未畫出)來完成此實驗。其實驗現(xiàn)象有(按實驗進(jìn)程):銅與冷的濃硫酸不發(fā)生

3、反應(yīng),加熱時隨濃硫酸溫度升高銅絲(或銅片)表面變黑,產(chǎn)生氣泡,細(xì)小黑色顆粒狀物質(zhì)從銅絲(或銅片)表面進(jìn)入濃硫酸中,形成黑色的懸濁液。隨著加熱溫度繼續(xù)升高(至沸騰),黑色顆粒狀物質(zhì)與濃硫酸反應(yīng),轉(zhuǎn)變成細(xì)小灰白色的顆粒狀物質(zhì),隨濃硫酸一起翻滾。在此過程中試管里還產(chǎn)生了大量的白色煙霧,起初部分煙霧在試管上部內(nèi)壁冷凝析出淡黃色固體物質(zhì)。在持續(xù)加熱濃硫酸(沸騰)時,淡黃色固體物質(zhì)又慢慢消失了。此間導(dǎo)氣管導(dǎo)出的氣體分別使紫色石蕊試液變紅,使品紅溶液

4、和KMnO4溶液褪色。當(dāng)銅全部反應(yīng)后,停止加熱靜置時,試管內(nèi)的煙霧也隨之慢慢消失了,試管中的液體呈淺藍(lán)色,管底沉積的固體物質(zhì)呈灰白色。繼續(xù)冷卻試管時,溶液顏色慢慢變淺,至室溫時幾乎無色。將此無色溶液注入盛有少量水的試管中,所得溶液變?yōu)闇\藍(lán)色。再向殘留有灰白色固體的試管中滴加少量蒸餾水時,所得溶液呈藍(lán)色,試管底部未溶固體的上層部分呈藍(lán)色,下層仍為灰白色(久置時可變?yōu)樗{(lán)色)。NaOH溶液銅濃硫酸安全紫色石品紅KMO4NaOH銅濃硫酸裝置蕊試

5、液溶液溶液溶液實驗裝置圖1實驗裝置圖2另一種情況是銅過量。用“實驗裝置圖2”(固定儀器和加熱酒精燈均未畫出)完成此實驗。為了便于觀察有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象和驗證產(chǎn)物,將細(xì)銅絲一端卷成螺旋狀沒入濃硫酸中,另一端露置在液面上方(如圖2所示)。長玻璃導(dǎo)管是讓揮發(fā)的濃硫3“實驗裝置圖2”試管中露置銅絲變黑,既不是被試管中空氣里的氧氣氧化為氧化銅,也不是被揮發(fā)的硫酸蒸氣氧化為氧化銅。因?qū)嶒炞C明氧化銅能溶于濃硫酸或稀硫酸中(酸霧冷凝的硫酸溶液比濃硫酸的濃度小

6、,氧化銅能溶解其中)。是此,該黑色物質(zhì)是產(chǎn)生的硫蒸氣與銅反應(yīng)生成的硫化亞銅。其反應(yīng)方程式為:S(蒸氣)2Cu△Cu2S實驗證明該黑色物質(zhì)既不溶于冷的濃硫酸又不溶于稀硫酸,這正是硫化亞銅的性質(zhì)(硫化亞銅只能被處在高溫狀態(tài)的濃硫酸氧化)。4.“實驗裝置圖1”中反應(yīng)完畢后所得溶液顏色放置變淺的原因這與Cu2+和水分子的絡(luò)合作用及硫酸的吸水性有關(guān)。當(dāng)溶液溫度較高時,水合硫酸分子離解,產(chǎn)生了一定數(shù)量的自由水分子,這些自由分子便與Cu2+絡(luò)合為四水

7、絡(luò)銅離子{[Cu(H2O)4]2+},并形成絡(luò)合平衡:Cu2++4H20[Cu(H2O)4]2+(無色)(藍(lán)色)使溶液呈現(xiàn)藍(lán)色;降溫時硫酸分子吸附水分子的能力增強(qiáng),使上述絡(luò)合平衡向左移動,溶液變?yōu)闊o色。硫酸的水合作用可用式子表示如下:H2SO4(aq)+nH20(l)H2SO4nH20(aq);△H05.銅過量時濃硫酸全部反應(yīng)完的原因有人認(rèn)為,濃硫酸與過量的銅反應(yīng)終了時,銅和硫酸(變?yōu)橄×蛩幔┒加惺S唷F淅碛墒请S反應(yīng)進(jìn)行時,由于硫酸的不

8、斷消耗和水的不斷生成,致使硫酸濃度慢慢減小,當(dāng)其變成稀硫酸時,銅與稀硫酸不再發(fā)生氧化還原反應(yīng),是此反應(yīng)停止。上述實驗表明不會出現(xiàn)這種情況。這是因為濃硫酸中含水的量很少,盡管反應(yīng)過程中有一定量的水生成(生成的水大部分隨硫酸蒸氣冷凝回流到試管中),但導(dǎo)出的氣體中必有一定量的水蒸氣隨二氧化硫氣體逸出了,故濃硫酸并未實質(zhì)性變稀,是此,只要有銅存在時,其氧化還原反應(yīng)就可持續(xù)進(jìn)行下去,直至硫酸全部反應(yīng)完,得到硫酸銅和少量的氧化銅及硫化銅(硫化亞銅)

9、的灰白色固體混合物。放置時可看到,長導(dǎo)氣管中冷凝的水還在慢慢向下流動,試管上部內(nèi)壁的無水硫酸銅與之接觸之后發(fā)生水合作用,生成藍(lán)色的五水合硫酸銅晶體。值得注意的是,濃硝酸與過量的銅反應(yīng)時存在硝酸濃度的量變而引起化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)變問題,這是因為濃硝酸中水的含量超過了35%,即本身水的量較多。再加之該反應(yīng)是在通常情況下進(jìn)行的,反應(yīng)中水沒有變成蒸氣逸出。隨反應(yīng)的進(jìn)行硝酸不斷消耗,硝酸濃度在慢慢減小,變成稀硝酸后,硝酸的還原產(chǎn)物則為NO,化學(xué)反應(yīng)即發(fā)

10、生了質(zhì)的變化。6.SO2不能使石蕊、甲基橙指示劑褪色的原因?qū)O2持續(xù)通入盛有紫色石蕊試液或甲基橙試液的試管中,試液只會變紅,不會褪色。這是因為SO2與水作用生成的H2SO3不能與這些物質(zhì)發(fā)生加合作用。SO2是具有漂白性,但并非對所有的有色物質(zhì)都有漂白性,上述這兩種指示劑就是實例之一。常見的可被SO2漂白的有色物質(zhì)有品紅溶液、藍(lán)色墨水、天然纖維素中含有的一些有色物質(zhì)(如草帽辮、紙漿)等,這些漂白的機(jī)理均與SO2與水作用生成H2SO3有關(guān)

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