關(guān)于氫氧化銅及有關(guān)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究
發(fā)布時(shí)間:2018-06-21 來源: 散文精選 點(diǎn)擊:
摘要:中學(xué)化學(xué)教材中對(duì)Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物的敘述,存在與實(shí)際不符的情況,會(huì)對(duì)教學(xué)產(chǎn)生誤導(dǎo)。通過實(shí)驗(yàn)探究,揭示了Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物隨時(shí)間、濃度、溫度的變化而變化的情況。提出了溶解性表中對(duì)生成物相應(yīng)符號(hào)的合理表述。指出了Cu(OH)2在教學(xué)中的重要性及教材的局限性。建議對(duì)Cu(OH)2的制取從量化著手,才能避免教學(xué)中的盲目性。并對(duì)其量化的具體操作進(jìn)行了舉例說明。
關(guān)鍵詞:Cu2+與OH-的組合;溶解性表;氫氧化銅;量化操作范圍
文章編號(hào):1005–6629(2016)12–0070–03 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
中學(xué)化學(xué)教材中,對(duì)于Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物都敘述為Cu(OH)2。酸、堿、鹽的溶解性表(下稱溶解性表)中,Cu2+與OH-的組合對(duì)應(yīng)的符號(hào)是“不”,根據(jù)表中的含義可知,“不”對(duì)應(yīng)的物質(zhì)也是Cu(OH)2。
然而,在教學(xué)實(shí)踐中,可溶性銅鹽溶液與堿溶液混合時(shí),除了看到有藍(lán)色沉淀之外,還會(huì)看到有絳藍(lán)色溶液、絳藍(lán)色懸濁液以及藍(lán)色沉淀變黑等多種現(xiàn)象。不同的現(xiàn)象對(duì)應(yīng)著不同的物質(zhì)。Cu(OH)2的有關(guān)問題是化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容之一,不同物質(zhì)及其現(xiàn)象的出現(xiàn),會(huì)干擾有關(guān)教學(xué)的順利進(jìn)行。例如,向20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中加入10滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液時(shí),其生成物是淺藍(lán)色(接近淺綠色)的物質(zhì),而且并非絮狀,顯然不是Cu(OH)2。但根據(jù)教材內(nèi)容,不僅會(huì)將堿式硫酸銅誤認(rèn)為是Cu(OH)2,而且會(huì)將其淺藍(lán)色(接近淺綠色)誤認(rèn)為是藍(lán)色,將其非絮狀誤認(rèn)為是絮狀。這樣,對(duì)物質(zhì)的顏色和狀態(tài)的印象、概念的形成以及判斷標(biāo)準(zhǔn)的形成都會(huì)產(chǎn)生干擾或誤導(dǎo)。因此,為了教學(xué)需要,必須弄清楚不同現(xiàn)象分別對(duì)應(yīng)什么物質(zhì),這些物質(zhì)分別是在什么條件下制取的,才有可能避免與教學(xué)無關(guān)問題的出現(xiàn),為教學(xué)創(chuàng)造有利條件。
1 實(shí)驗(yàn)探究
實(shí)驗(yàn)1 (1)取2支小試管,分別編為1號(hào)和2號(hào)。向1號(hào)中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,再加入12滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液(吸取兩種溶液時(shí),分別用相同型號(hào)的膠頭滴管,以減小其體積之差,下同),振蕩后靜置。向2號(hào)試管中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,再加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液,振蕩后靜置。兩個(gè)試管中,上部都是無色液體,下部都是沉淀。1號(hào)中沉淀為淺藍(lán)色,2號(hào)中沉淀為藍(lán)色。1號(hào)試管放置幾十天(塞緊試管口,以防水分蒸發(fā))也不變黑,而2號(hào)試管放置1小時(shí)后,藍(lán)色沉淀中出現(xiàn)了黑色,而且黑色越來越深。
。2)再取2支試管,分別編為3號(hào)和4號(hào)。向3號(hào)試管中加入濃度和體積與1號(hào)中完全相同的兩種溶液,振蕩。向4號(hào)試管中加入濃度和體積與2號(hào)中完全相同的兩種溶液,振蕩。顯然,3號(hào)和4號(hào)中的生成物應(yīng)該分別與1號(hào)和2號(hào)中的生成物相同。分別用酒精燈加熱,當(dāng)剛出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象時(shí)移離火焰,等待片刻,再接觸火焰。如此反復(fù),使液體溫度保持在80℃與沸點(diǎn)之間?梢钥吹剑3號(hào)試管如此加熱幾分鐘都沒有黑色出現(xiàn),而4號(hào)試管加熱至還未沸騰就出現(xiàn)變黑現(xiàn)象,當(dāng)剛沸騰時(shí),就全部變?yōu)楹谏囊后w混合物了。
實(shí)驗(yàn)2 取2支小試管,分別編為1號(hào)和2號(hào)。向1號(hào)中加入20滴5 mol·L-1的NaOH溶液,再加入5滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,振蕩后靜置?梢钥吹缴喜砍霈F(xiàn)絳藍(lán)色液體,下部出現(xiàn)藍(lán)色沉淀(藍(lán)色因受絳藍(lán)色的影響而不明顯)。十幾分種后,液體還未澄清,沉淀就已經(jīng)完全變成了黑色。向2號(hào)試管中加入20滴14 mol·L-1的NaOH溶液,再加入3滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液,充分振蕩?梢钥吹皆嚬苤兄挥薪{藍(lán)色的溶液。
實(shí)驗(yàn)3 取2支小試管,在1支中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,向另1支試管中加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液,同放于80℃以上的水浴中加熱數(shù)分鐘,使兩種溶液的溫度都升至80℃以上。趁熱將NaOH溶液倒入裝CuSO4溶液的試管中?梢钥吹,液體混合時(shí)立刻變黑,靜置后分層,上部為無色液體,下部為黑褐色沉淀。
實(shí)驗(yàn)4 取1支小試管,重復(fù)實(shí)驗(yàn)2中的2號(hào)實(shí)驗(yàn),使其用量和操作與其完全相同。得到絳藍(lán)色的[Cu(OH)4]2-溶液。然后向其中加入原混合液總滴數(shù)(23滴)6倍(138滴)的水,振蕩后靜置。1天后傾斜試管觀察,試管底部和試管壁上是黑色或黑褐色的沉淀CuO(因分布多少和疏密不同,其顏色有所不同),從其上部看到液體由絳藍(lán)色變?yōu)闊o色。而實(shí)驗(yàn)2中2號(hào)試管中的絳藍(lán)色溶液放置約10~40天,溶液顏色仍未改變,但其下部有很少量黑色沉淀出現(xiàn),而且逐漸增多。
2 問題分析
(1)實(shí)驗(yàn)1中:①1號(hào)和2號(hào)試管中沉淀的顏色不同;②3號(hào)和4號(hào)試管中的沉淀,在加熱時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象不同。說明1號(hào)和2號(hào)試管中的沉淀是不同物質(zhì)。由資料[1]可知,Cu(OH)2受熱易分解,在溶液中加熱至80℃,就變?yōu)楹诤稚腃uO。由此可以推知,4號(hào)試管中的沉淀是Cu(OH)2,進(jìn)而可以推知2號(hào)試管中的沉淀也是Cu(OH)2。
3 歸納總結(jié)
由上述內(nèi)容可知:
。1)Cu2+與OH-反應(yīng)的生成物隨時(shí)間、濃度、溫度的變化而變化。所以,其生成物有多種,Cu(OH)2只是其中之一。Cu(OH)2只能在一定時(shí)段內(nèi)存在,是過渡性物質(zhì)。
。2)溶解度概念中,溫度是一定的。而在溶解性表中,又規(guī)定了其溫度為20℃。所以,在20℃時(shí),對(duì)于Cu2+與OH-的組合:①如果兩種離子在混合液中的濃度一定,僅從時(shí)間變化的角度來審視,在溶解性表中的符號(hào)應(yīng)該是“不(變)-”;②如果不考慮時(shí)間因素,僅從濃度變化的角度來審視,在溶解性表中的符號(hào)應(yīng)該是“不(或)-”。而在實(shí)際教學(xué)中,在判斷復(fù)分解反應(yīng)或離子反應(yīng)能否進(jìn)行時(shí),兩種情況都是存在的。綜合起來,可以用“不,-”來表示。
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