对浓硫酸和铜反应实验的改进

浓硫酸和铜反应的实验是高中化学教学中的重要实验之一，在人教版（旧）教科书中采用的是铜片和浓硫酸在加热的条件下反应产生二氧化硫气体。新课程化学教科书中为了更好地控制反应进程，把铜片改成铜丝，尽管已经做了改进，但仍存在以下不足：①在橡皮塞上挖小槽，来回抽动铜丝的时候容易使二氧化硫气体逸散到空气中，造成空气污染；②当铜和浓硫酸加热反应产生二氧化硫气体的时候不能看到蓝色溶液，通常是加水才显示蓝色，但加水又会使二氧化硫气体外泄，造成空气污染；③二氧化硫气体直接通入品红溶液中，短时间内褪色不明显，达不到课堂演示实验的要求；④容易发生倒吸现象；⑤没有尾气吸收装置。为了解决上述问题，笔者设计了如下实验改进。

1实验仪器与药品

铁架台（带铁夹）、具支试管、球形干燥管、漏斗、导管、烧杯、酒精灯、滴管、量筒、浓硫酸、铜片（30 mg）、氢氧化钠溶液、品红溶液、棉花、无水硫酸铜粉末等。

2实验装置图

如图1所示。

3实验操作步骤

（1）如图1所示连接好实验装置，并检验装置的气密性。

（2）向试管中加入30 mg铜片，2～2.5 ml 973%的硫酸，用酒精灯外焰先预热，再加热。

（3）待试管中产生大量白雾时停止加热，可以看到溶液变蓝，同时蘸有品红溶液的棉花团也变成了白色。

（4）把酒精灯移至棉花团下面，又看到棉花团恢复了红色。

4实验注意与说明

（1）蘸有品红溶液的棉花应做成半球形，这样可以使二氧化硫气体与品红溶液充分接触，从而缩短褪色时间。

（2）漏斗倒置于氢氧化钠液面以下0.5 cm处为最好，增大二氧化硫气体与氢氧化钠溶液的接触面，可以更好地吸收二氧化硫气体，防止倒吸。

（3）铜片最好剪成2 mm×2 mm的正方形，使浓硫酸与铜片充分接触，加快反应速率。

（4）把硫酸铜溶液滴到浓硫酸中，看到棕黄色的溶液而看不到蓝色溶液，通过多次实验发现：是因为浓硫酸吸收了硫酸铜溶液中的水，致使硫酸铜溶液结晶析出白色硫酸铜晶体，所以蓝色会很快褪去。为了使蓝色不褪，尝试了将浓硫酸换成各种浓度的较浓硫酸。经过大量反复实验发现：当用973%的硫酸时蓝色溶液会保持较长时间（见表1）。

（6）在球形干燥管直管处放入蘸有品红溶液的棉花团，在球形处放入带无水硫酸铜粉末的棉花团，吸收二氧化硫气体中的水蒸气，避免少量二氧化硫气体溶于水，致使品红溶液褪色时间增长。

（7）用氢氧化钠来吸收尾气，把漏斗倒置于氢氧化钠液面上，漏斗与液体接触面较大，不易发生倒吸。

（8）将二氧化硫气体直接通入品红溶液中，需要100 s左右才褪色，笔者换成蘸有品红溶液的棉花团，60 s左右就会褪色，大大缩短褪色时间，棉花团褪色后再加热，又会恢复原来的颜色。

5结语

通过对较浓硫酸和铜的定量探究，得出最佳反应条件：30 mg铜片和2 ～2.5 ml 97.3%的硫酸完全反应得到蓝色硫酸铜溶液，反应时间是60 s左右，符合课堂演示实验要求。