廉 嬌 祖 華
(1 撫順市第五十中學 遼寧 撫順 113008;2 撫順市新?lián)釁^(qū)教師進修學校 遼寧 撫順 113000)
義務教育教科書九年級上冊化學教材(人民教育出版社2012 年版)P21 實驗1-6,是第一章課題3《走進化學實驗室》中的一個演示實驗,由于本節(jié)課介紹的實驗儀器較多,講授法可視性差,為了激發(fā)學生學習化學的興趣, 我們學校將本節(jié)課的演示實驗改為學生分組實驗,同時可以最大化地觀察到各種儀器的細節(jié)。
本實驗的內(nèi)容是:用10mL 量筒量取2mL 氫氧化鈉溶液,倒入試管中,然后用滴管向該試管中滴加硫酸銅溶液,觀察有什么現(xiàn)象發(fā)生。 用試管夾夾住該試管(夾在距試管口約1/3 處),按圖所示的正確加熱方法加熱,觀察現(xiàn)象。 (本實驗的目的是練習液體藥品的取用和液體的加熱方法。 )[1]
實驗臺上有準備好的各種加熱儀器,還有提前配制好的氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液 (各溶液質(zhì)量分數(shù)未知)。 所有小組的學生都做出實驗中的沉淀了,然后對生成的沉淀進行加熱。
加熱時,有的同學舉手問:“老師,藍色沉淀變成黑色了,對嗎? ”我點點頭,表現(xiàn)出贊許的表情。
還有的同學舉手問:“老師,我這個試管里的固體怎么不變黑呢?我這個現(xiàn)象對不對呀?”我觀察了一下沉淀的顏色,發(fā)現(xiàn)沉淀呈藍綠色,而且沉淀加熱后始終沒有變化。 我對這個現(xiàn)象也很好奇,但我對學生說:“實驗的結(jié)果沒有對與錯, 你們可以討論一下各自的實驗方法。記住,留心實驗中異常,你或許是未來的諾貝爾化學獎獲得者。
學生對此提出了質(zhì)疑,但由于自身知識水平有限不能解決這個問題。 于是我想對這種奇特的現(xiàn)象作以研究,希望能夠?qū)窈蟮慕虒W有所幫助。
經(jīng)查閱資料了解[2-3],氫氧化鈉與硫酸銅反應,會生成藍色沉淀氫氧化銅[Cu(OH)2],還可能生成一種藍綠色沉淀——堿式硫酸銅(Cu4(OH)6SO4),生成該物質(zhì)的方程式為:4CuSO4+6NaOH═Cu4(OH)6SO4↓+3Na2SO4,查閱其理化性質(zhì)[4]:
堿式硫酸銅:
英文名稱:Cupric Sulfate,Basic
分子式: CuSO4·3Cu(OH)2
分子量: 452.29
性狀:綠色單斜晶體,在水中溶解度極小,能溶于稀酸和氨水。
制法: 由硫酸銅和氫氧化鈣或氫氧化鈉反應制得。(需控制濃度)
加熱后會產(chǎn)生氧化銅、二氧化硫和水。
氫氧化銅稍顯兩性,在濃堿中生成[Cu(OH)4]2-離子。
那么在什么情況下會生成這種物質(zhì)呢? 資料上沒有介紹。 以下是探究堿式硫酸銅的產(chǎn)生條件的實驗過程:
稱取硫酸銅固體40g 加水至250mL 配成1mol/L 的硫酸銅溶液, 另外稱取10g 氫氧化鈉固體加水至250mL配成1mol/L 的氫氧化鈉溶液[5]。
硫酸銅溶液過量時,沉淀呈藍綠色,并且加熱時沉淀不溶解;氫氧化鈉與硫酸銅恰好反應時,生成氫氧化銅沉淀,加熱時沉淀由藍色變?yōu)楹谏?;氫氧化鈉過量時,沉淀溶解,加熱后變成黑色固體。
實驗現(xiàn)象與溶液滴加順序無關(guān)。
硫酸銅溶液呈酸性,硫酸銅溶液過量時,堿式硫酸銅在酸性條件下加熱無明顯變化; 氫氧化鈉過量時,溶液呈堿性,加熱時均能夠看到產(chǎn)生黑色固體。
本實驗的預期現(xiàn)象:滴加硫酸銅溶液后產(chǎn)生藍色沉淀,加熱該試管,沉淀由藍色變?yōu)楹谏?出現(xiàn)特殊現(xiàn)象的原因是學生對物質(zhì)反應沒有量的概念,而兩種物質(zhì)溶液反應現(xiàn)象與量有直接影響關(guān)系。
教材中針對兩種物質(zhì)溶液反應時,最好標注配制兩種溶液的質(zhì)量分數(shù),或在教參中注明。 (本人配制CuSO4溶液物質(zhì)的量濃度為1mol/L,質(zhì)量分數(shù)約為14%;NaOH溶液物質(zhì)的量濃度為1mol/L,質(zhì)量分數(shù)約為4%,僅作參考)。
其次要標明滴加硫酸銅溶液的滴數(shù),3-5 滴即可,建議教材說明硫酸銅溶液的用量, 以防學生任意用量,導致其他現(xiàn)象產(chǎn)生,給學生留下錯誤的印象。
[1] 人教社化學室. 義務教育教科書·化學(上冊)[M].北京:人民教育出版社,2012:21
[2] 北師大等.無機化學(上冊)[M].北京:高等教育出版社,1986:44
[3] 蔡云波,劉俊博.關(guān)于硫酸銅與氫氧化鈣溶液反應產(chǎn)物的討論[J].中學化學教學參考,2009,(1~2):39-40
[4] 百 度 百 科. 堿 式 硫 酸 銅. http:/ /baike.baidu.com/view/487213.htm
[5] 李穎,劉懷樂.對2005 年高考理綜(Ⅲ)第27 題的實證分析[J].化學教育,2005,26(8):55-56