新制氫氧化銅分解溫度的實(shí)驗(yàn)探究

新制氫氧化銅分解溫度的實(shí)驗(yàn)探究

一、問題的提出關(guān)于氫氧化銅的分解溫度問題，有資料介紹氫氧化銅遇熱水分解[1]，也有資料介紹氫氧化銅在80℃時(shí)分解[2-3]，還有介紹氫氧化銅的分解溫度是70℃～90℃[4]，更有資料介紹它的分解溫度為140℃[5]；另外，還有描述它的分解情況為氫氧化銅受熱至60℃～80℃變暗，溫度再高分解為黑色氧化銅和水[6]等等。由此可見，眾多資料對(duì)氫氧化銅分解溫度的表述不盡相同，這種情況不能不說給化學(xué)教學(xué)帶來一些不便。那么，氫氧化銅究竟在什么溫度下分解呢？我們對(duì)此進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。二、實(shí)驗(yàn)探究原理為更好地了解氫氧化銅的分解溫度，實(shí)驗(yàn)中用氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液反應(yīng)來新制氫氧化銅，然后從幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，特別是氫氧化鈉和硫酸銅溶液生成的產(chǎn)物氫氧化銅沉淀在水浴加熱條件下，觀察其分解情況，從而進(jìn)一步探討新制氫氧化銅的分解溫度。本實(shí)驗(yàn)涉及的主要反應(yīng)方程式為：三、實(shí)驗(yàn)用品固體氫氧化鈉，硫酸銅晶體，水；燒杯，溫度計(jì)，玻璃棒，鐵架臺(tái)（附鐵圈、鐵夾），酒精燈，石棉網(wǎng)，容量瓶，藥匙，火柴。四、實(shí)驗(yàn)裝置氫氧化銅水浴受熱分解情況實(shí)驗(yàn)裝置見圖1。圖1氫氧化銅水浴受熱分解情況實(shí)驗(yàn)裝置五、實(shí)驗(yàn)探究過程1.溶液的配制分別配制10%的NaOH溶液、10%的溶液；用容量瓶配制1moL/L的硫酸銅溶液200mL和2mol/L的氫氧化鈉溶液200mL。2.反應(yīng)物溫度不同的系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究將剛配制的10%NaOH溶液（溫度為40.3℃）與10%溶液（溫度為18.5℃）相混合反應(yīng)，以及將靜置的10%NaOH溶液（溫度為18.5℃）與10%溶液（溫度為18.5℃）相混合反應(yīng)，分別測(cè)量其反應(yīng)中最高溫度以及觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表1中。表1不同溫度的氫氧化鈉溶液與相同溫度的硫酸銅溶液反應(yīng)的情況由表1中可知，配制氫氧化鈉溶液的過程中有熱量放出，氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液混合反應(yīng)的過程中也有熱量放出，對(duì)氫氧化銅沉淀的穩(wěn)定性有影響。溫度越高，氫氧化銅就越易分解。3.反應(yīng)物物質(zhì)的量不等的系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究(1)氫氧化鈉溶液過量取4mL2mol/LNaOH溶液和2mL1mol/L溶液混合反應(yīng)；(2)等物質(zhì)的量溶液取2mL2mol/LNaOH溶液和2mL1mol/L溶液混合反應(yīng)；(3)硫酸銅溶液過量取2mL2mol/LNaOH溶液和4mL1mol/L溶液混合反應(yīng)。分別在規(guī)格相同的小燒杯中進(jìn)行反應(yīng)，然后觀察產(chǎn)物的生成情況，并將結(jié)果記錄在表2中。表2不同物質(zhì)的量的反應(yīng)物反應(yīng)的情況從表2中可以看出，對(duì)于氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液的反應(yīng)，不管是等物質(zhì)的量反應(yīng)，還是氫氧化鈉過量或者硫酸銅過量的情況下，反應(yīng)都能生成氫氧化銅沉淀，而生成的氫氧化銅沉淀都能在常溫下緩慢地分解，且氫氧化銅分解情況差別都不大。4.水溫不同的系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究分別取1mL10%NaOH溶液和1mL10%溶液混合于試管中，生成藍(lán)色絮狀沉淀后，將試管置于20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的水中進(jìn)行水浴，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表3中。表3不同溫度水浴中的氫氧化銅的變化情況從表3中可以看出，新制的氫氧化銅沉淀隨著水?。ú患訜釛l件下）溫度的升高，分解速度加快。5.水浴加熱的系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究分別取室溫條件下(18.5℃)的lmL2moL/LNaOH溶液和lmL1mol/L溶液置于試管中，充分反應(yīng)生成氫氧化銅，然后把試管放入大燒杯中，進(jìn)行水浴加熱，把兩支溫度計(jì)分別插入試管和燒杯中，分別測(cè)量試管中物質(zhì)的溫度和水浴溫度，裝置如圖1（見上頁(yè)）所示。觀察氫氧化銅分解情況，并將結(jié)果記錄在表4中。表4氫氧化銅沉淀在水浴加熱條件下的變化情況注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為燒杯中水的溫度。從表4中可以得出，新制的氫氧化銅沉淀在水浴加熱條件下，分解成不溶于濃氨水的黑色氧化銅。從直觀上看，氫氧化銅完全變黑的溫度在60℃以上。六、實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論從表1～4中可以得出：(1)配制氫氧化鈉溶液的過程中有熱量放出，氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液混合反應(yīng)的過程中也有放量放出，對(duì)氫氧化銅沉淀的穩(wěn)定性都有影響。(2)溫度越高，氫氧化銅沉淀越易分解，且分解速度越快，分解越徹底。用水浴裝置，可確保氫氧化銅沉淀的溫度均勻上升。(3)新制的氫氧化銅沉淀在常溫下就不穩(wěn)定，在藍(lán)色的氫氧化銅沉淀中夾雜有少許的灰黑色沉淀(6～7min)，隨著放置的時(shí)間延長(zhǎng)，藍(lán)色絮狀沉淀逐漸變少，黑色沉淀物逐漸增多，直到全部變成黑色沉淀。藍(lán)色的氫氧化銅沉淀能溶于濃氨水，而黑色的氧化銅不溶于濃氨水。用濃氨水檢驗(yàn)黑色沉淀物，該黑色沉淀物不溶解，說明新制的氫氧化銅沉淀在常溫下就能緩慢分