金属钠与硫酸铜溶液反应实验分析.docx

金属钠与硫酸铜溶液反应实验分析论文导读：金属钠与硫酸铜溶液的反应。如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑钠与硫酸铜溶液反应时沉淀的生成与溶解情况。反应异常，金属钠与硫酸铜溶液反应实验分析。关键词：金属钠，硫酸铜溶液，反应异常，分析金属钠与硫酸铜溶液的反应，这似乎是早已熟知的简单的基础化学知识。通常认为它们反应的实质是：钠与水反应产生氢氧化钠，同时氢氧化钠又与硫酸铜反应产生氢氧化铜，钠不能从溶液里置换出铜。有的资料和检测题中提到，它们反应的现象为：钠浮在液面上，熔化成小球，四处游动，发出响声，析出蓝色沉淀，反应后的溶液的质量减轻。为了让学生亲历和验证这些现象，我们进行了下列初步的实验与观察，结果却出现了一些出乎意料的现象，现分别记录、浅析如下，管见所及，仅供参考。【实验1】将一小块钠（约为绿豆大小）投入到10毫升硫酸铜稀溶液里观察。（实验中控制好钠块的大小用量以保证实验安全，同时，为了避免钠表面的煤油等物质干扰实验，注意用滤纸尽量吸干钠表面的煤油，从中间切取钠块来进行实验，反应容器为50毫升小烧杯。论文发表，反应异常。）钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶”声响直至消失，析出蓝绿色沉淀。若将反应后的混合物加热至沸腾则成为蓝绿色悬浊液，未见分解出黑色氧化铜。这说明该沉淀具有较强的稳定性，此条件下受热不能发生分解，因此可以肯定该沉淀不是氢氧化铜。实际上该沉淀应是碱式铜盐[一般文献资料记载这种盐的组成为Cu2(OH)2SO4，也有的观点认为是Cu4(OH)6SO4，它的化学性质比较稳定，受热不易分解]。这是由于实验所用的钠块较小，产生的氢氧化钠不足，因而未能使硫酸铜转化成氢氧化铜。主要反应如下：2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑2CuSO4+2NaOH＝Cu2(OH)2SO4↓+Na2SO4或4CuSO4+6NaOH＝Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4【实验2】将一小块钠（约为豌豆大小）投入到10毫升硫酸铜稀溶液里观察。论文发表，反应异常。钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶”声响直至消失，析出蓝色絮状沉淀。若将反应后的混合物加热则很快变为黑色悬浊液,再将其离心沉淀后，上部溶液几乎无色，底部析出黑色固体，倾去上部溶液，加入少量稀硫酸振荡，黑色固体溶解，得到蓝色溶液。由此可以肯定该黑色固体应是氧化铜，它是由蓝色絮状沉淀氢氧化铜在加热时分解产生的。主要反应如下：2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑CuSO4+2NaOH＝Cu(OH)2↓+Na2SO4【实验3】将2～3小块钠（每块约为豌豆大小）先后投入到10毫升硫酸铜稀溶液里观察。钠浮在液面上，熔化成闪亮小球，四处游动，发出“嘶嘶”声响直至消失，析出蓝色絮状沉淀，同时还发现反应混合物的颜色逐渐起了变化，稍加摇动可见混合物由普通蓝色变为鲜亮的纯蓝色，且浑浊程度不大。若向混合物中加几滴稀硫酸，则混合物又恢复原来的颜色及重现蓝色絮状沉淀。论文发表，反应异常。这是为什么呢？从《基础无机化学》（尹敬执，申泮文.人民教育出版社.1980）一书中查到，这是因为氢氧化铜微显两性，它既能溶于酸，也能溶于强碱溶液。这里所用的钠量较大而生成了较多的氢氧化钠，溶液的碱性很强，结果使部分氢氧化铜转化成四羟基合铜酸钠而溶解，四羟基合铜酸钠遇酸又析出氢氧化铜。论文发表，反应异常。主要反应如下：2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑CuSO4+2NaOH＝Cu(OH)2↓+Na2SO42NaOH+Cu(OH)2＝Na2[Cu(OH)4]值得注意的是，如果以上述三种实验情形中所发生的反应来综合考虑钠与硫酸铜溶液反应时沉淀的生成与溶解情况，那么通过各反应的化学计量数可以推导出：当两种反应物的物质的量比n(Na)/n(CuSO4)≤2时，生成的沉淀未发生溶解；当2＜n(Na)/n(CuSO4)＜4时，生成的沉淀部分溶解；当n(Na)/n(CuSO4)≥4时，生成的沉淀全部溶解。因此，在未限定钠与硫酸铜溶液的相应量时，笼统地说两者反应后的溶液的质量减轻显然是欠妥当的。【实验4】将一小块钠（约为绿豆大小）投入到10毫升硫酸铜浓溶液里观察。钠浮在液面上，熔化成小球，钠球游动但明显较慢，发出“嘶嘶”声响直至消失，析出蓝色絮状沉淀。显然，这里所用的钠块较小而产生的氢氧化钠也不足，为何却不像上述[实验1]那样形成碱式铜盐呢？这是由于硫酸铜溶液较浓，反应时钠球附近的溶液里很快形成了较多的絮状沉淀，它们既阻碍了钠球游动，又阻碍了生成的氢氧化钠向溶液里扩散，因而主要就在溶液的上部形成了氢氧化铜，这时主要化学反应同上述[实验2]。若将反应后的混合物振荡观察，则沉淀又由蓝色逐渐变为蓝绿色（这是由于硫酸铜溶液略显酸性的缘故），这时主要化学反应同上述[实验1]。【实验5】将一小块钠（约为豌豆大小）投入到10毫升