濃硫酸與銅實驗方案及練習題

2021-02-11 試題

　　濃硫酸與銅反應

　　文章摘要：濃硫酸和銅發生氧化還原反應，生成硫酸銅，二氧化硫和水。銅被氧化為二價離子，濃硫酸被還原為二氧化硫。加熱條件下，濃硫酸可氧化絕大多數金屬反應，但不產生氫氣，一般生成二氧化硫。常溫下，濃硫酸可使鐵、鋁鈍化，生成一層致密的氧化膜，阻止反應進一步進行，起到保護的作用。…

　　實驗目的

　　掌握濃硫酸的氧化性。

　　實驗原理

　　一般情況下，銅不和酸反應放出氫氣，但是濃硫酸卻可以和銅發生氧化還原反應，生成硫酸銅，二氧化硫和水。銅被氧化為二價離子，濃硫酸被還原為二氧化硫。

　　Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O

　　加熱條件下，濃硫酸（H2SO4）可氧化絕大多數金屬反應，但不產生氫氣（H2），一般生成二氧化硫（SO2）。常溫下，濃硫酸可使鐵（Fe）、鋁（Al）鈍化，生成一層致密的氧化膜，阻止反應進一步進行，起到保護的作用。

　　實驗用品

　　銅絲、濃硫酸、鐵架臺、試管架、酒精燈、試管、橡膠塞、玻璃管

　　實驗步驟

　　實驗討論

　　實驗中生成的黑色物質是什么？為什么加水后，溶液有黑色變為藍色？

　　灰黑色物質中可能含有氧化銅（CuO）、硫化亞銅（Cu2S）、硫化銅（CuS）。可以通過加入強酸，是否有硫化氫（H2S）氣體放出來排除硫化亞銅、硫化銅的可能。向其中加入濃鹽酸，發現黑色物質全部消失，形成綠色溶液，可能是黃色[CuCl4]2-和藍色[Cu（H2O）6]2+兩者并存所致，加水稀釋后溶液變藍；證明含有銅離子（Cu2+）的物質生成。氧化銅能較長時間存在于冷或熱濃硫酸中，因為在常溫時濃硫酸中水很少，且形成硫酸水合分子，很難電離出H+，故氧化銅消失得很慢，在加熱時，硫酸水合分子發生解離生成少量的自由分子，使硫酸電離出比較多的H+，濃硫酸和氧化銅反應速率增大，溶液顯藍色。停止加熱使其冷卻，小量的自由水分子又與濃硫酸結合成硫酸水合分子，溶液顏色逐漸變淺。在實驗中，溶液是濃硫酸（實驗現象③可說明，故氧化銅可較長時間存在。參考文獻也說明氧化銅可存在于57.5%硫酸中。以上討論，說明這個反應的過程中有氧化銅生成，并能存在于較濃的硫酸中。

　　有灰白色物質出現時，停止加熱，把試管里的上層溶液倒入盛水的燒杯中，然后給試管中加少量水，使灰黑色固體溶解，溶液呈現藍色。由此可知灰白色沉淀物為硫酸銅（CuSO4）和CuSO4?5H2O混合物。

　　綜上所述，濃硫酸和銅在加熱時能發生反應，生成氧化銅和二氧化硫，然后氧化銅與硫酸反應生成硫酸，且一部分氧化銅能較長時間存在。隨著反應的進行（硫酸的消耗和水的生成）硫酸的濃度變小，硫酸銅可轉化成CuSO4?5H2O，要明顯的'看到藍色溶液，必須加入足量的水。

　　相關習題

　　1.在下列用途或反應中，硫酸表現出的性質為：A、高沸點性 B、強酸性 C、吸水性 D、脫水性 E、強氧化性

　　（1）實驗室制取氫氣_____________。

　　（2）實驗室制取氯化氫氣體_____________。

　　（3）干燥二氧化硫_____________。

　　（4）濃硫酸溶解金屬銅_____________。

　　（5）濃硫酸用鋼瓶保存_____________。

　　（6）濃硫酸與蔗糖反應_____________。

　　2.下列關于濃硫酸的敘述正確的是（）

　　A.濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖碳化