对铁与硫酸铜溶液反应的实验探究

1、对铁与硫酸铜溶液反应的实验探究文章编号:1008-0546 （2013） 03-093-02 中图分类号:g633. 8 文 献标识码：bdoi： 10. 3969/j. issn. 1008-0546. 2013. 03. 040一、问题的提出人民教育出版社出版的义务教育教科书?化学?九年级?上册第讥 单元课题一探究实验方案二（第93页）中，提出将铁钉放入硫酸铜溶 液中，希望学生观察到“反应前的总质量等于反应后的总质量”的现象同 时，还能观察到“溶液由蓝色变为浅绿色，铁钉表面有红色物质”。但笔 者在实验教学中发现：很难在短时间内看到溶液由蓝色变为浅绿色；同时 还发现铁钉表面冇时没冇出现红色物

2、质，却出现黑色物质。这种异常的实 验现象给我们教学带来了一些干扰，为此笔者做了大量的实验，有了一点 成果与各位读者共享。二、实验探究1探究实验1（1）称量龍无水硫酸铜固体多份，然后将不同质量的水分别加入硫 酸铜固体中，搅拌溶解；（2）分别取3ml上述配制好的硫酸铜溶液于试管中，分别加入3根 3.9cm铁钉;（3）观察实验现象（以3分钟为限为了能准确地描述现象，避 免自己主观判断，笔者请学生来观察实验现象，下同)。现象如表1所示。实验结论：当硫酸铜与水的质量比为3 : 70左右时，实验效果好；硫酸铜溶液浓度较低时，易出现黑色物质。实验分析：cu2+会发生水解现象，cu2+2h20cu (oh)

3、2+2h+,新生 成的氢氧化铜又极不稳定，会迅速分解而变暗：cu (oh) 2=cu0+h20o初中化学中常见的可溶性铜盐除硫酸铜外，还有氯化铜和硝酸铜，为 此笔者做了探究实验2。2 探究实验2分别配制与上述硫酸铜溶液(3 ： 70)浓度相当的氯化铜溶液和硝酸 铜溶液，取少量溶液，分别加入3根铁钉，观察现象并记录时间。现象如 表2所示：(笔者学校只有cuc12浓溶液，此溶液由于含有cuc142-和cu(h20)42+两种配离子的缘故而显绿色，当加入一定量水后，水分子取代了 cuc142-中的c1-,形成cu (h20) 42+,溶液颜色就显蓝色了。)实验结论：相同条件下，氯化铜溶液与铁反应的速

4、度明显比硫酸铜、 硝酸铜溶液与铁反应的速度要快；氯化铜溶液与铁反应时几乎看不到有黑色物质出现。实验分析：铁表面常会覆盖一层氧化膜，阻止了 fe与cu2+接触， 当存在c1-时，c1-就穿过氧化膜，取代膜中的氧原子使具有保护作用的氧 化膜成为可溶性的氯化物，从而活化了金属表面，促进了反应的进行。山 于不同阴离子钻穿能力不同(c1->s()42-、n03-),故对反应影响就有差异。c1-络合能力要强于 s042-、n03-, cu2+4c1-二cuc142-,这样就 抑制了 cu2+的水解，减少了生成氧化铜的可能。既然有c1-的溶液反应效果非常好，那在硫酸铜溶液中引入少量c1-, 实验效果将

5、会如何呢？为此笔者进行了探究实验3。3 探究实验3在硫酸铜溶液（3 : 70）中加入少量nacl （笔者在约72ml的溶液中加 了小半约匙nacl）,搅拌溶解，取少量溶液，加入3根铁钉，观察现象并 记录时间。现象见表3所示。实验结论：在硫酸铜溶液屮加入少量nacl时，实验效果非常好。实验说明：加入食盐的量不可太多，这是因为硫酸铜会与过量的食盐 发生反应，cus04 （蓝色）+4naclna2cuc14（黄色）+na2s04,溶液中 同时有cus04 （蓝色）和na2cuc14（黄色）而使整个溶液显绿色，从 而导致后面无法观察到溶液颜色的变化。加热是我们常见用于提高化学反应速度的方法，如果我们提

6、高了硫酸 铜溶液的温度实验效果乂将会如何呢？为此笔者乂做了探究实验4。4 探究实验4取少量硫酸铜溶液（3 : 70）于试管中，加热溶液（笔者加热到溶液 快要沸腾时），放入3根铁钉，观察现象并记录时间。现象见表4所示。实验结论：提高硫酸铜溶液的温度，实验效果也非常好。实验分析：由于温度的升高，粒子运动速度加快，降低了反应活化能, 增加了促进化学反应的有效碰撞次数，从而大大加快了反应速度。三、建议1. 实验时，在硫酸铜溶液（3 : 70）中加入少量nacl或提高硫酸铜 溶液的温度，会使实验效果非常好；2. 实验前可以用细线将铁钉扌ii上，要观察实验现象时，将铁钉从溶 液屮牵出，方便学牛观察铁钉与溶液的变化；3. 讣学生观察溶液颜色变化时，可以用原蓝色的硫酸铜溶液做对比, 后面再用一张白纸放在容器