铜与浓硫酸反应的实验改进

摘 要：铜与浓硫酸反应的实验对学生理解浓硫酸的强氧化性有很大帮助。通过分析现有文献，并在已有实验改进的基础上，对此实验进行绿色化和简约化的改进，使其更适宜在课堂上演示，从而提高教学质量。

关键词：铜与浓硫酸反应;实验改进;简约化;绿色化

《普通高中化学课程标准（2017年版）》中提出要以发展学生的化学学科核心素养为主旨，“科学探究与创新意识”[1]是其主要内容之一。化学实验是培养学生科学探究能力和创新意识的最为有效的途径。铜与浓硫酸反应是高中学习的重要反应之一，对于学生理解浓硫酸的强氧化性具有重要的意义，不同版本的教材对铜与浓硫酸反应的实验设计均存在可改进之处：现行人教版《化学1》实验4-9通过在橡胶塞凹槽中抽拉铜絲控制实验，摩擦力较大，且铜丝很软，实际操作很不方便[2]。此外，该实验缺乏尾气处理装置，实验现象也不明显。苏教版高中《化学1》中设计的铜与浓硫酸的反应无法将铜片与浓硫酸分离，不能随时控制实验的发生与停止，并且实验装置内残余的气体也无法除去[3]。由此可见课本上的实验不符合新课标提倡的STSE教育的要求。

迄今为止，对铜与浓硫酸的实验改进主要有以下三类：实验条件和方法的探索[4][5][6]、实验装置的改进（实验可控性改进、SO2检验装置改进、尾气处理装置的改进）[7][8]、实验的创意化改进[9]，但是在实际操作中或实验不够简便，或现象不佳。因此，在已有实验改进的基础上，基于绿色化、简约化的原则对铜与浓硫酸的反应进行再改进，使实验现象更加明显，实验操作更加简便，更适合在课堂上演示。

1.实验用品

仪器和材料：具支试管、双球管、洗耳球、橡胶塞、小烧杯、玻璃导管、橡胶管、胶头滴管、小漏斗，蝴蝶夹、酒精灯、较薄的铜片（实验所用铜片为厚0.1mm，宽10mm的铜片）、小磁铁（实验所用的是直径5mm，厚度1mm的纽扣小磁铁）。

药品：浓硫酸、高锰酸钾溶液、氢氧化钠溶液。

2.实验装置图

3.实验过程

（1）剪一段7cm左右的铜片，将铜片一端弯曲，包裹一枚纽扣小磁铁（铜片不能过短，否则将影响实验操作，包裹小磁铁所用的铜片长度在1cm左右）。

（2）检验装置的气密性。

（3）取5mL左右的浓硫酸于具支试管中，将包有小磁铁的铜片放入具支试管中，在试管外用多枚小磁铁吸引至具支试管上部。

（4）在双球管中分别放入一滴酸性高锰酸钾溶液和品红溶液。

（5）点燃酒精灯先预热后加热，待浓硫酸微沸时拖动试管外小磁铁使铜片下端约1cm左右伸入浓硫酸中，到高锰酸钾溶液和品红溶液褪色后停止加热，并拖动试管外磁铁使铜片与浓硫酸分离。

（6）停止加热，用洗耳球从上方将装置内的SO2吹出，使其完全被NaOH溶液吸收。

4.实验现象

（1）浓硫酸与铜片剧烈反应，高锰酸钾溶液和品红溶液迅速褪色，溶液呈明显的蓝色，试管底部有白色固体产生;

（2）冷却几分钟后溶液渐渐变为无色，将试管底部的白色固体溶解在少量水中，溶液呈蓝色。

5.实验改进的特点

（1）实验现象明显，用时短，学生不仅能观察到蓝色的硫酸铜溶液，还能在过程中复习SO2的还原性和漂白性，丰富了教学内容。

（2）实验装置简单，仪器易得，实验结束后可以回收循环利用，在实际操作中可行性很强。

（3）铜片包裹小磁铁操作简单，不仅能防止磁铁与浓硫酸接触影响实验现象，而且可以利用磁铁的磁性控制反应进程。

（4）利用洗耳球能将装置内残留的气体吹出除去，防止污染环境。

6.结语

铜与浓硫酸反应的实验改进使得实验更加绿色化、简约化，在实际操作中实验现象明显，操作简便，便于教师和学生在课堂上实施，同时对学生理解浓硫酸的强氧化性有很大帮助。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2017：4.

[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学1[M].北京：人民教育出版社，2014：101.

[3]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学1[M].南京：江苏教育出版社，2014：92.

[4]王春.铜与浓硫酸反应的实验探究与改进[J].化学教育，2009，30（10）：58-59.

[5]宋志贵.铜和浓硫酸反应实验的探究[J].教育与装备研究，2018，34（01）：51-53.

[6]王继璋.温度对铜和浓硫酸反应的影响探究[J].化学教育，2013，34（09）：64+68.

[7]杨丽娟，齐俊林.铜与浓硫酸反应实验的新设计二则[J].化学教学，2017，（12）：58-60.

[8]陈海涛.铜与浓硫酸反应实验方案的新设计[J].化学教学，2015（10）：65-68.

[9]明正球.对铜与浓硫酸反应实验的创意化改进[J].中学化学教学参考，2017（11）：56.

作者简介：胡凯丽（1995.4）女，汉族，河南省商丘市，硕士，研究方向：化学教育