铜与浓硫酸反应演示实验的绿色化创新设计

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笔者认为，课本上提供的实验方法，存在以下缺点：①加热时浓硫酸与铜有副反应发生，反应混合物中有黑色固体生成；②浓硫酸与铜的反应不能控制反应的发生与停止；③实验中因二氧化硫易溶于水，容易发生倒吸；④反应后生成的黑色固体干扰学生观察生成的白色CuSO4固体。鉴此，笔者对该实验提出了改进方法。

2 实验用品

仪器：铁架台（带有铁夹） 、酒精灯、直形二球干燥管、橡皮塞、胶头滴管、一次性注射器、输液管等。药品：浓硫酸、粗铜丝（长约10 cm）、细铜丝、品红溶液、脱脂棉等。

3 实验装置

如图2所示。

4 实验步骤

（1）按图2所示连接好装置。

（2）用胶头滴管从干燥管的大口处向左球中加入约2 ml浓硫酸，用一次性塑料注射器（在连接针头的地方安装一小段输液管）从干燥管的小口处向另一球中加入约1 ml的品红溶液，然后将插有1根粗铜丝（长约10 cm，插入干燥管的一端，适当部位弯曲，其末端捆1束细铜丝）的橡皮塞在干燥管的大口上塞好，此时铜丝位于浓硫酸液面以上。最后，将蘸有氢氧化钠溶液的脱脂棉团塞入二球干燥管的小口处。

（3）点燃酒精灯，加热二球干燥管中浓硫酸所处位置，当浓硫酸加热到接近沸腾时，转动铜丝使其捆绑的细铜丝浸入浓H2SO4中，立即发生反应。可以观察到干燥管中有大量无色气泡产生，酸液底部有白色固体生成。同时观察到品红溶液的红色逐渐变浅直到褪色。此时，再次转动粗铜丝，使细铜丝脱离硫酸溶液，反应停止。

（4）用酒精灯给干燥管中已褪色的品红溶液适当加热，可以看到品红溶液恢复到原来的红色。

（5）取下干燥管上的橡皮塞及铜丝，用注射器抽取出干燥管中的大部分残留酸液，然后向其中加入适量蒸馏水，可观察到白色固体逐渐溶解，形成蓝色溶液。

5 评价

二球干燥管具有无色透明、体积较小、可受热、 “二球”结构等特点。本实验改进方案正是利用了二球干燥管具有的上述特性，使二球干燥管兼起“反应容器、导流气体、气体检验”3个方面的作用，通过采取“一管多用”的措施使改进后的实验装置简单，具有现象明显、污染最小等优点。