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1、金属钠及硫酸铜溶液反应产物实验探究摘要：对金属钠与硫酸铜溶液的反应产物进行二方面实验:(1)金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况;(2)从反应物加入方式和控制用量上，并针对实验现象进行讨论,从而得出结论。关键词：钠；硫酸铜溶液；置换反应；不溶物；实验探文章编号：1005・6629(2008)06-0012-04中图分类号：G633.8文献标识码：C1问题的提出关于金属钠与硫酸铜溶液的化学反应有很多探讨的文章[1-6],归纳起来主要有两种看法：一是认为钠先与硫酸铜溶液中的水反应生成氢氧化钠和氢气，并放出
2、热量，然后氢氧化铜与硫酸铜生成蓝色氢氧化铜沉淀，即2Na+2H2O=2NaOH+2H21,2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2；+Na2SO4,在反应过程中，氢氧化铜受热分解生成氧化铜,氧化铜又被产生的氢气还原生成单质铜，即Cu(OH)2CuO+H2O,CuO+H2=Cu+H2O;另一种认为是钠直接置换出硫酸铜溶液中的铜，即发生了2Na(s)+CuSO4(s)=Na2SO4(s)+Cu(s)b那么金属钠与硫酸铜溶液到底发生了怎样的反应呢，为了能够进一步地把握该实验的反应实质，我们进行了以下的实验探究
3、。2实验探究思路首先考虑反应物需要哪些，经过分析思考，需要金属钠和不同浓度的硫酸铜溶液，然后从两方面进行实验探究：（1）金属钠与不同浓度的硫酸铜溶液反应情况探究；（2）从反应物加入方式和控制用量上对两者反应情况进行探究，并对各实验中生成的不溶物用1Q1的盐酸溶液进行溶解，看是否有金属铜生成，从而探讨本实验的反应实质。3实验探究过程3.1配制不同浓度的硫酸铜溶液首先配制1%CuS04溶液、5%CuSO4溶液、10%CuSO4溶液、15%CuSO4溶液和饱和硫酸铜溶液。在配制15%CuSO4溶液和饱和硫酸
4、铜溶液过程中，由于溶质的溶解非常缓慢，所以进行了加热处理，加速溶解，然后冷却，备用。配制用量如下表（注：温度为室温25°C）:3.2系列实验对比探究（1）硫酸铜液滴（固体）滴在钠片上的实验情况分别用上述各种不同浓度的CuS04溶液滴加在一小块金属钠片上，将研磨成粉末状的胆矶或无水硫酸铜粉末分别撒在一小块金属钠片上，进行实验比较。实验情况见表1中的序号1o(2)小钠块投入到硫酸铜溶液中的实验情况分别用一小块钠投入到约10mL不同浓度的CuS04溶液中，进行实验探究比较。实验情况见表1中的序号2。(3)对
5、不溶物的处理将各个实验中生成不溶于水的物质收集后，用ini的盐酸溶液处理，观察其溶解情况。表1关于金属钠与硫酸铜溶液反应的实验情况3.3说明(1)在配制1%CuS04溶液之后，要尽快使用，因为CuS04溶液浓度太低时,易发生水解。(2)在进行少量的CuS04溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时，滴加CuS04溶液以钠片完全反应为标准，大概用量在两到三滴。(3)在进行一小块钠投入到不同浓度的CuS04溶液的实验时，每次取的CuS04溶液为10mL,取钠稍小于绿豆大为宜。4实验探究结论(1)经过多次反复的实
6、验可以得出，进行少量的CuS04溶液分别滴加在一小块钠片上的实验，产物可以得到金属单质铜，且得到的铜非常少量，并不是所有呈棕红、灰黑色的反应产物都是铜。而进行钠块投入到不同浓度的CuS04溶液的实验中和把胆矶粉末和无水硫酸铜粉末撒在钠片上的实验时，产物得不到单质铜。(2)在进行少量的CuS04溶液分别滴加在一小块钠片上的实验时，我们可以得出，随着CuS04溶液浓度增大，反应更剧烈，且产物中蓝色糊状物增多。我们认为该反应有两种解释：一种认为是因为CuS04溶液滴加在钠片上，一方面因反应热使CuSO4溶液
7、蒸干，另一方面，几滴CuSO4溶液所含的水很少，很快与钠反应完，只剩下没有完全失去结晶水的硫酸铜固体，便会与剩余的金属钠发生固相的置换反应，生成铜。即2Na(s)+CuSO4(s)=Na2SO4(s)+Cu(s)b至于为什么随着CuSO4溶液浓度增大，产物中蓝色糊状物增多。我们认为是因为随着CuSO4溶液浓度增大，硫酸铜含量增多，生成碱式硫酸铜就多。CuSO4溶液浓度越稀，生成的碱式硫酸铜就少。另一种认为是发生了如下反应(1)2Na+2H2O=2NaOH+2H21,(2)2NaOH+CuSO4二Cu(
8、OH)2(蓝)；+Na2SO4,反应热积聚,使部分Cu(OH)2分解，生成CuO,CuO又被剩余的Na与H20反应产生的氢气还原成Cu,即(3)Cu(OH)2=CuO)+H20,(4)CuO+H2=Cu+H2Oo我们认为在上述实验条件下，这两种反应都可能同时发生，而不单单是发生了其中的一种反应。从反应机理上分析，也是完全可能的。因为2Na(s)+CuSO4(s)=Na2SO4(s)+Cu(s),ArGe=-604.93kJ/mol,自由能为负值，比较小，
