《銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進》(總4頁)_第1頁
《銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進》(總4頁)_第2頁
《銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進》(總4頁)_第3頁
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文檔簡介

1、銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的改進摘要:在現(xiàn)行版實驗的基礎(chǔ)上,對其他關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的裝置進行分析比較,并且提出和設(shè)計了新的銅與濃硫酸反應(yīng)實驗的裝置。關(guān)鍵詞:實驗裝置;改進1問題的產(chǎn)生銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗是學(xué)習(xí)濃硫酸重要性質(zhì)的傳統(tǒng)實驗。蘇教版高中化學(xué)教材必修1中,安排的實驗操作是:將一小塊銅片放入試管中,然后加入2ml濃硫酸,用如圖1所示的實驗裝置1進行實驗,觀察實驗現(xiàn)象。從而讓學(xué)生總結(jié)出濃硫酸具有強氧化性和強酸性的性質(zhì),并掌握SO2的強氧化性的性質(zhì)。圖1 在用這個裝置進行實驗的過程中,其不足之處主要表現(xiàn)為:(1)SO2極易溶解于水,在停止加熱時,會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象,致使反應(yīng)的試管炸裂,由于反應(yīng)物為濃

2、硫酸,泄露會對師生產(chǎn)生威脅,具有安全隱患;(2)用銅片和濃硫酸反應(yīng),加熱時反應(yīng)較難控制,反應(yīng)試管中會產(chǎn)生大量白色煙霧,并不利于實驗現(xiàn)象的觀察;(3)試驗裝置都是試管,比較難于固定,而且裝置過于復(fù)雜,不利于操作,真正實驗時往往會讓人手忙腳亂;(4)在反應(yīng)結(jié)束后,拆卸裝置時仍會有部分SO2泄露,不符合綠色化學(xué)的要求。2文獻里關(guān)于改進后的實驗裝置查閱其他關(guān)于銅與濃硫酸反應(yīng)的實驗,下列裝置從不同的方面改進了原有的實驗設(shè)計,給實驗的改進提供了一些新思路和有益的借鑒。從實驗所用的銅來劃分,有銅片和銅絲兩種,以下是銅片和濃硫酸的反應(yīng):(1)第一種裝置用浸有Na2CO3溶液的棉花來吸收多余的SO2,杜絕了倒吸

3、現(xiàn)象的發(fā)生,但是控制不好的話,品紅溶液還是有倒吸的可能,另外銅片在加熱時會上下翻動,還會有黑色的副產(chǎn)物產(chǎn)生,控制不好濃硫酸與銅片的量,就會影響實驗現(xiàn)象的觀察2。(圖2) 圖2 圖3(2)第二種裝置把溶液都換成了浸有該溶液的棉花,現(xiàn)象都會觀察到,裝置簡便,但是與上述裝置存在同樣的問題,銅片在反應(yīng)中不好控制,另外,由于所有的棉花團都塞在一只試管中,準備實驗比較復(fù)雜,在反應(yīng)結(jié)束后棉花通常很不容易拿出3。(圖3)(3)第三種裝置增加了安全裝置,并用NaOH溶液吸收多余的尾氣,此裝置的優(yōu)點是可以觀察到SO2的氧化性和酸性,但是事實上,一旦停止加熱,控制不好,紫色的石蕊試液會先倒吸,而且此裝置過于復(fù)雜,試

4、管太多難于固定,不利于師生實驗操作4。(圖4)圖4以下是利用銅絲和濃硫酸反應(yīng)的裝置:(1)第一種裝置在把濃硫酸加熱以后,把銅絲下放到溶液中,反應(yīng)易于控制,而且現(xiàn)象明顯,不會產(chǎn)生副產(chǎn)物,尾氣部分做了改進,不會發(fā)生倒吸現(xiàn)象,但是裝置中間部分比較復(fù)雜,不符合化學(xué)實驗中的簡易性原則,而且具體操作起來并不方便5。(圖5)(2)第二種裝置用藍色石蕊試紙和品紅試紙代替了石蕊溶液和品紅溶液,將整個實驗裝置簡化了,操作起來比較方便。但是反應(yīng)時由于所有檢驗性的試紙都在反應(yīng)試管中,在觀察實驗現(xiàn)象時并不明顯6。(圖6)圖5 圖63筆者改進后的簡易實驗裝置鑒于以上原因,筆者根據(jù)中學(xué)化學(xué)實驗的安全性原則、目的性原則、簡易

5、性原則、直觀性原則、可靠性原則和科學(xué)性原則,對實驗進行了改進。3.1實驗用品濃硫酸、細銅絲、品紅試紙、藍色石蕊試紙、KMnO4溶液、小白布條、5%NaOH溶液、棉花、雙球干燥管、試管、導(dǎo)氣管、酒精燈、鐵架臺、橡皮塞等。3.2實驗裝置圖如圖7所示,鐵架臺省略圖73.3實驗步驟(1)配置濃度為5%的氫氧化鈉溶液,并取適量的棉花蘸取,把蘸有氫氧化鈉溶液的棉花塞在干燥管內(nèi),細管口也塞上;(2)玻璃管上分別纏上品紅試紙、藍色石蕊試紙,浸有KMnO4溶液的布條;(3)試管內(nèi)加入2ml濃硫酸,按圖連接裝置;(4)加熱,待濃硫酸快要沸騰時撤離酒精燈,并把銅絲鉤迅速放下,令反應(yīng)的銅絲完全浸沒在硫酸里,反應(yīng)立即開

6、始,可以看到白色煙霧的生成,待安全裝置內(nèi)的藍色石蕊試紙變紅,品紅試紙和浸有KMnO4溶液的布條褪色時,將銅絲鉤拉升,此時試管中溶液為藍綠色,幾乎沒有黑色;(5)反應(yīng)完成后,靜置5分鐘,等多余的SO2被棉花吸收為止。然后取下安全裝置的試管,讓同學(xué)體驗SO2的氣味,加深印象。3.4實驗優(yōu)點(1)實驗裝置簡單容易操作,能夠突出實驗主題,便于教師教和學(xué)生學(xué);(2)實驗現(xiàn)象明顯直觀,使學(xué)生形成較深刻的印象;(3)此實驗裝置中,銅絲鉤和銅絲是分開的,可反復(fù)實驗,節(jié)省資源;(4)銅絲鉤上下一移動,令反應(yīng)具有可控制性,避免浪費藥品和污染環(huán)境;(5)用品紅試紙取代了品紅溶液,反應(yīng)見效快,縮短了反應(yīng)的時間,而且增

7、加了浸有KMnO4溶液的布條,布條褪色更強調(diào)了SO2的強氧化性,便于學(xué)生理解掌握SO2的性質(zhì);(6)實驗的可控制性令產(chǎn)生的SO2較少,尾氣可以被蘸有氫氧化鈉溶液的棉花吸收,對環(huán)境無污染,符合綠色化學(xué)的要求;(7)反應(yīng)后的溶液顏色為藍綠色,加水稀釋后為藍色,幾乎沒有副產(chǎn)物的生成,效果明顯;3.5注意事項(1)濃硫酸的量不宜過多,2ml就可以,否則浪費藥品;銅絲應(yīng)事先經(jīng)過打磨,確保上面的保護層剝落;(2)在加熱濃硫酸時不要把銅絲放下,待濃硫酸開始沸騰時迅速將其放下,并撤離酒精燈;(3)仔細觀察現(xiàn)象,待安全裝置中的藍色石蕊試紙變色,品紅試紙和浸有KMnO4溶液的布條褪色時,迅速將銅絲鉤拉升,停止反應(yīng);(5)反應(yīng)完成后,一定要靜置幾分鐘后,再讓同學(xué)體驗SO2的氣味,防止中毒。(注:此時SO2的量不會對身體產(chǎn)生危害,讓學(xué)生親自體驗到SO2的氣味,對他們理解何為刺激性氣味有益,而且在日常生活中一旦發(fā)現(xiàn)此種味道,就可以辨別出是SO2)參考文獻:1王祖浩.普通高中課程標準試驗教科書化學(xué).江蘇教育出版社,20072吳桂英,夏年利.銅與濃硫酸反應(yīng)系列實驗裝置的創(chuàng)新設(shè)計J.中國教育技術(shù)裝備,2003(11):15163 吳桂英,夏年利.銅與濃硫酸反應(yīng)系列實驗裝置的創(chuàng)新設(shè)計J.中國教育技術(shù)裝備,2003(11):15164段昌平,江嵐.以濃硫酸

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