3.2.3铜与浓硫酸的反应探究实验报告 -2024-2025学年高一上学期化学鲁教版必修第一册

**基本信息** 铜和浓硫酸的实验探究报告单通过系统的产物分析（如二氧化硫检验、硫酸铜溶解现象）及副反应黑色沉淀（CuS、Cu₂S）的深入探究，体现科学探究的完整性和严谨性。 **实验特征** |维度|具体内容|知识覆盖|设计亮点| |---|---|---|---| |实验过程|多步骤递进/中等操作难度|铜与浓硫酸的化学反应、二氧化硫的性质、硫酸铜的性质|对黑色沉淀进行稀硝酸溶解、氢氧化钠反应等多方法验证，体现探究深度| |结论分析|开放性探究设计|浓硫酸的强氧化性、物质溶解性差异|培养基于实验现象的证据推理能力和科学探究能力|

铜和浓硫酸的实验探究 王盼军 铜和浓硫酸的实验是一个经典的化学实验，旨在探究铜与浓硫酸之间的化学反应以及生成物的性质。以下是关于这个实验的详细探究： 实验原理： 浓硫酸与铜反应可以产生硫酸铜，同时放出二氧化硫气体。 其化学方程式为：Cu + 2H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2 + 2H2O。 实验材料： 浓硫酸、铜片、试管、酒精灯、导管、品红溶液、石蕊溶液、水等。 实验步骤： 在试管中加入适量的浓硫酸，并放入一小块铜片。 用酒精灯加热试管，观察铜片与浓硫酸的反应。 用导管将产生的气体导入品红溶液和石蕊溶液中，观察溶液的颜色变化。 反应结束后，将试管中的液体慢慢倒入盛有少量水的另一个试管中，观察溶液的颜色变化。 如果有沉淀生成，将其过滤出来并干燥。为了确定沉淀的成分，对沉淀进行进一步的分析，将沉淀与稀硝酸反应，观察是否有气体产生和溶液颜色的变化。也可以将沉淀与氢氧化钠溶液反应，观察是否有特征性的反应现象。 实验现象： 在加热过程中，铜片逐渐溶解，并与浓硫酸发生反应，产生大量的气泡。 品红溶液中出现气泡，并且品红溶液逐渐褪色，这是由于二氧化硫气体与品红反应导致的。 石蕊溶液中也出现气泡，并且溶液由紫色变为红色，这是因为二氧化硫气体溶于水后形成的亚硫酸具有酸性。 反应结束后，试管中的液体呈现无色，这是由于浓硫酸中水分极少，并且硫酸分子与水分子以氢键结合，导致生成的硫酸铜无法充分溶解在水中，因此没有足够的水合铜离子（Cu2+）产生，从而没有呈现出蓝色。其次，硫酸铜的颜色通常是由水合铜离子决定的。在普通的硫酸铜溶液中，铜离子与水分子结合形成水合离子，这些水合离子呈蓝色。但在浓硫酸环境中，由于硫酸分子对水的强烈吸引力，铜离子无法有效水合，因此溶液可能保持无色。 试管底部有少量黑色沉淀物，具体来说，浓硫酸的氧化性很强，和铜反应时也会发生副反应产生黑色沉淀物如Cu2S和CuS等。这些物质不溶于水，因此在反应体系中沉淀出来，使得溶液看起来带有黑色。这些黑色沉淀物的生成与反应条件、浓硫酸的浓度以及反应温度等因素都有关系。在进行这个实验时，需要注意观察并记录实验现象，以便更好地理解和分析反应过程。 实验结论： 浓硫酸与铜在加热条件下可以发生化学反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水。 通过观察品红溶液和石蕊溶液的颜色变化，可以判断反应过程中产生了二氧化硫气体。 硫酸铜溶液呈现蓝色，可以通过观察溶液颜色变化来判断反应是否进行完全。 此外，这个实验还表明浓硫酸对铜具有腐蚀作用，因此在实验过程中需要注意安全，避免浓硫酸与皮肤接触。同时，实验后要及时处理废液，避免对环境造成污染。 进一步探究产生的硫化铜和硫化亚铜 用镊子取用铜片并置于试管中。取用10mL左右的浓硫酸。小心地将硫酸转移至试管中。塞上单孔橡胶塞。方便导出反应生成的二氧化硫。将试管固定在铁架台上。并连接好仪器装置。点燃酒精灯并预热试管。预热完成后，对试管底部固定加热。随着温度的升高，两者开始反应，当开始有大量气泡产生时，停止加热。防止反应速率过快失控。一段时间后，可以看到试管底部有白色晶体形成。同时可以明显的发现反应液变黑。一段时间后，反应速率下降，温度降低，反应停止。用滴管取少量碱性品红溶液。加水稀释，方便观察现象。将品红溶液注入集气瓶中，震荡。品红溶液逐渐褪色，这可以证明反应生成了二氧化硫气体。小心的拔开塞子。将黑色的悬浊液与试管底部的白色固体分离开。快速的向试管中注入大量水，震荡溶解试管底部的白色固体。将试管内液体浸出。由于混有大量杂质，此时液体呈浑浊。搭建过滤装置，过滤浊液。可以看到溶液变为蓝色，这可证明白色固体为无水硫酸铜。但是可以看到，反应还生成了黑色浑浊。这些固体一定不是硫酸铜，因为无水硫酸铜是白色固体。根据浓硫酸的强氧化性，猜测黑色固体含有氧化铜。将这些黑色固体转移至试管中并震荡。并向试管中注入蒸馏水。震荡发现黑色固体不溶于水。向试管中加入适量盐酸。如果黑色固体溶解并溶液为绿色，可确定固体氧化铜。等待12小时后，固体部分溶解且不再继续溶解，溶液变为绿色。由此去判断，黑色固体中含有氧化铜，但不只含有氧化铜，且此时的固体不溶于非氧化性酸。而在该反应中可能涉及的铜的化合物中，含只有硫化铜不溶于非氧化性酸，因此可以猜测剩余黑色固体为硫化铜。将少量硝酸注入试管震荡等待一段时间后，黑色固体全部溶解。且试管底部沉积有新生成的黄色固体。据此可以确定，刚才黑色的不溶物为硫化铜。 学科网（北京）股份有限公司 $