“探究铁、铜、银的活动性强弱”实验改进

徐佳凤

文章编号:1005-6629(2009)07-0019-02中图分类号:G633.8文献标识码:C

1 问题的提出

上海市九年级化学教材第二学期第六章中关于金属活动性的内容中,安排了学生实验:探究Fe、Cu、Ag的活动性强弱。这是一个传统实验,但无论是在教师演示还是学生实验时经常会出现异常现象:铁丝从硫酸铜溶液中置换出的铜呈现黑色或褐色而不是紫红色;铜丝从硝酸银溶液中置换出的银先呈现黑色,过一段时间后才出现灰白色而不是银白色。异常现象的出现无疑大大影响了实验效果。

2 实验改进

为了优化该实验效果,笔者对此做了一系列实验探究。首先是通过多组对比实验,找出了对实验效果影响较大的一些因素,它们分别是:①盐溶液的浓度;②金属材料表面积;③盐溶液的酸性程度;④反应温度等。然后采用正交试验法,选择L₉(3⁴)试验安排表,分别对两个实验的4因素、3水平展开探究,以置换出的金属铜、银的色泽及反应时间为指标。

(1)在铁与硫酸铜溶液的反应中,控制的最佳条件是:①新配制0.5 %的硫酸铜溶液;②向硫酸铜溶液中加入1︰10的稀硫酸调至pH约为6;③选用1 cm宽的锯条进行试验要比铁丝、铁钉效果都好;④将试管中少量的硫酸铜溶液加热至接近沸腾时,再将打磨过的锯条放入溶液反应。

实验结果:锯条表面出现紫红色的铜非常明显,而且耗时较少。

(2)在铜与硝酸银溶液的反应中,控制的最佳条件是: ①新配制1%的硝酸银溶液; ②向硝酸银溶液中加入 1︰10 的稀硫酸调至pH约为6; ③选用6～7 mm宽的铜片进行试验要比铜丝效果好;④将试管中少量的硝酸银溶液加热至接近沸腾时,再将打磨平滑的铜片放入硝酸银溶液反应。

实验结果:铜片上析出的银不但厚实, 而且呈现耀眼闪光的银白色, 1～2分钟内就可出现最佳效果。

3 实验分析

在原先的实验中,由于没有很好控制实验条件,使得反应生成金属的速度非常快,析出的金属在一定时间内,在有限的不平的金属材料表面来不及紧密有序堆积,析出的金属颗粒又是非常的小,可见光被自由电子吸收后难以发射出去,所以呈现黑色。

如果适当控制反应条件:减小盐溶液溶度、控制盐溶液酸性程度、增大金属材料表面积、提高反应温度等,从而也就控制了反应速度,这样实验效果将大大改善。

4 实验注意事项

(1)新配制的溶液效果较好,且要用蒸馏水进行配制。

(2)在将金属材料放入溶液之前,要用细砂纸进行打磨至光滑平整。

(3)实验过程中, 尽量要避免有杂质进入反应体系。