关于硫酸铜晶体的微型化学实验设计

王永刚

（山东轻工业学院化学与制药工程学院 山东 济南 250353）

关于硫酸铜晶体的微型化学实验设计

王永刚

（山东轻工业学院化学与制药工程学院 山东 济南 250353）

尝试在化学教学中运用微型化学实验激发学生的学习兴趣。基于硫酸铜晶体设计了两个微型实验：重量法测定硫酸铜晶体中水的含量、比色法测硫酸铜溶液的浓度。

微型化学实验；重量法；比色法

有些中学生认为化学难学，化学似乎离自己很远 ，费了好大劲却没有取得好成绩。这正反映了化学实验教学的不足，说明我们没有通过实验为学生开启化学之门，让学生从实验中得到启发与乐趣。

重视实验教学首先应从实验内容上下功夫。实践证明微型化学实验可以提高中学生的化学能力［1］，是丰富化学实验教学的良好途迳。为学生设计出更多更好的微型化学实验是化学老师的责任，也是微型化学实验教学成败的关键。作为交流探讨，本文介绍两个基于硫酸铜晶体［2］设计的关于化学计量的微型实验。实验简单贴近生活，但道理深刻，两种重要的化学计量方法在此得到了通俗化的阐述。

一、重量法测硫酸铜晶体中结晶水的含量［3］

1.实验方法

取一根25mL移液管，截取底部细长部分，并称其重量记作M1；然后在截取的细管中装入硫酸铜晶体并称其重，记为 M2，则晶体的质量为 M＝M2－M1。把玻璃管放到石棉网上，用小火加热，并不断转动以防玻璃管破裂，使水分得到很好地蒸发。待蓝色消失后，稍冷却几分钟称其重为 M3，则水的质量为 M′＝M2－M3。水分子的含量很容易算出。

2.讨论

看似简单的一个实验，要用到不少化学基本操作：如玻璃管的加工，小火加热操作等。既让水分子完全蒸发又不使水冷凝回流炸裂玻璃管，不容易。同学们对这个实验很有兴趣，操作也很认真。实验结果是一分子硫酸铜结合约5.2分子水，与课本上的数据很接近。更重要的是他们觉得得出个结论并不难，只要用脑子、多实验、勤摸索就能发现一些东西。通过实验同学们看到随着水分子的失去，晶体的颜色也由蓝色变成了乳白色粉末，看到了硫酸铜的真实颜色。由此看出晶体的蓝色是一个硫酸铜分子结合5个水分子的结果。乳白的硫酸铜粉末，和水结合就变成了漂亮的蓝色，的确是个奇妙的化学现象，同学们肯定有兴趣将来做探讨。

那么硫酸铜“溶液”颜色的深度是由硫酸铜的量决定的还是由水的量决定的？还是二者共同作用的结果？我们看下个实验。

二、比色法测硫酸铜未知液的浓度

1.实验方法

称取15.0g硫酸铜晶体溶解在10mL水中，微热加速其溶解。取两个比色管，分别装入管深三分之一高度的硫酸铜溶液，然后把其中一个比色管加满水。从侧面观察，很明显两个管的颜色深度是不一样的，现在问，从上往下看两个比色管颜色的深度会有什么变化？

很多同学说加水后颜色变淡了，像果汁中加入水颜色变浅一样。是这样么？让我们看一下吧！在两个比色管下面衬白色的纸，在明亮的灯光下观察，结果发现两个比色管中的颜色深度是一样的。为什么？因为硫酸铜的总量没有变，管的底面积又是一样的，从上面看到的单位面积上方硫酸铜的量是相同的。由此我们可进行以下推理：两者所含硫酸铜分子数一样，即N1＝N2，或c1V1＝c2V2（N、c、V分别为物质的量、浓度和体积）。又因其底面积相等，可转化为c1H1＝c2H2（H为管内溶液的高度）。这样就把溶液的浓度和溶液的高度联系起来，只要有一种已知浓度的参比液，便可以测得未知液的浓度。c1、H1代表参比液的浓度和高度，c2、V2代表未知液的浓度和高度。c2＝H1c1/H2，这样未知液的硫酸铜浓度就可以求得。

以浓度为0.10M的硫酸铜溶液作参比液，取10mL加入一比色管中，同样取10mL未知液于另一比色管中，小心向颜色深的一个比色管中加水，对比两个比色管，使两管中硫酸铜溶液颜色深度从上往下看相同。只要量出两个管中溶液的高度便可解决问题。

2.讨论

我们常用的比色测定法是配制一系列标准溶液 （当然要在待测液的浓度范围内）作参比，根据颜色的深度，找出与待测液最接近者。本文所用的方法不同，但道理一样。加水调节使二者颜色的深度相同，在相同颜色深度下比较溶液高度，简单易操作，问题通俗化。往比色管中加水，从上而下观察，颜色深度没有改变，从中可以看到溶液的颜色深度是由硫酸铜的量决定的，与水的量无关。让学生从两个不同的侧面观察比色管：从侧面与我们生活中的感性认识相同；而从上面观察就是个新的视角，可以总结出一个好的分析方法。

［1］杨志华.探究微型化学实验 提高学生科学素养［J］.化学教与学，2011，（4）：65－66

［2］李梅君.无机化学实验（第四版）［M］.北京：高等教育出版社， 2007：124－127

［3］林敏.硫酸铜晶体水含量的测定实验的改进［J］.化学教学2010，（1）：13－14

1008-0546（2012）03-0090-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008－0546.2012.03.040