硫酸銅與氫氧化鈉溶液反應條件探究

李紅萍+丁偉

摘要：探究了影響硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序，最終總結出硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的適宜實驗條件。同時分析討論了探究過程中出現的意外現象。

關鍵詞：硫酸銅與氫氧化鈉溶液的反應；實驗條件探究；化學實驗教學

文章編號：1005–6629（2014）2–0049–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

人教版九年級化學教材中有這樣一個實驗[1]：2 mL氫氧化鈉溶液中滴加硫酸銅溶液，觀察現象；再用酒精燈加熱，觀察現象。這個實驗似乎很簡單，實驗預期現象為產生藍色絮狀氫氧化銅沉淀，加熱后氫氧化銅分解生成黑色氧化銅。但從文獻[2～4]中發(fā)現，硫酸銅和氫氧化鈉的用量不同，發(fā)生的反應不同，通常有三種情況：

教材中設定該實驗的目的是讓學生掌握基本的實驗操作，學會觀察、記錄實驗現象，初中階段實驗教學中應避免（1）、（3）兩種復雜情況的出現。而教材中并無對反應物質量分數的規(guī)定，導致硫酸銅和氫氧化鈉的用量不確定。中學實驗中硫酸銅溶液的質量分數通常為2%，因此固定硫酸銅溶液的質量分數為2%，通過改變影響實驗的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序來探究實驗的適宜條件，以期為教師實驗教學提供參考。

1 實驗內容

（1）配制2%的硫酸銅溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液。

（2）A組：取10支試管編號①～⑩，分別裝2 mL 2%的氫氧化鈉溶液，再依次滴入2%的硫酸銅溶液1～10滴，從滴加瞬間、振蕩、靜置、水浴加熱四個時刻觀察并記錄實驗現象。

B組：將A組試劑反滴，即向10支裝有2 mL 2%的硫酸銅溶液試管中依次滴加1～10滴2%氫氧化鈉溶液。

（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液，重復第（2）步操作。

2 實驗結果及討論

2.1 氫氧化鈉溶液中滴加2%的硫酸銅溶液

從表1看出，2%～4%的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氫氧化鈉溶液中滴加3～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀。實驗時滴加1～2滴硫酸銅溶液，生成的藍色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。

此外，在A組實驗中還出現兩個意外現象，下面針對這兩個現象展開討論：

（1）在2 mL 2%氫氧化鈉溶液中滴加2～5滴2%硫酸銅溶液，振蕩靜置后出現少量綠色沉淀。另外，筆者做過4 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉分別和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸銅溶液（質量分數：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振蕩靜置的實驗，出現藍色絮狀、淺藍色、綠色三種沉淀。在此出現的綠色沉淀是何物質，推測有以下兩種情況：①氫氧化銅與溶解在溶液中的二氧化碳生成綠色的堿式碳酸銅沉淀；②堿式硫酸銅屬于堿式鹽，通式為Cux（OH）ySO4·nH2O，綠色沉淀可能是堿式硫酸銅的一種。

（2）在2 mL 20%氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液，未振蕩，上層生成藍色絮狀沉淀，中層形成亮藍色環(huán)，下層是未參與反應的無色氫氧化鈉的溶液。氫氧化鈉溶液濃度高、黏度大，硫酸銅溶液滴入后與上層氫氧化鈉生成藍色Cu（OH）2絮狀沉淀，沉淀逐步向下擴散與中層高濃度的氫氧化鈉生成亮藍色Na2[Cu（OH）4]溶液。理論上推測，再滴加適量的硫酸銅溶液使上層硫酸銅過量，靜置一段時間，上層會出現淺藍色的Cu4（OH）6SO4沉淀層，從而在一個試管中依次呈現淺藍色、藍色、亮藍色三個色層，讓學生形象直觀地看出氫氧化鈉與硫酸銅能發(fā)生三種反應，因而此實驗具有進一步挖掘的價值。

2.2 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液

從表2看出，2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴20%氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸銅溶液中滴加3～10滴6%～20%的氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀。

此外，在2 mL的2%的硫酸銅溶液中滴加4%的氫氧化鈉溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而堿式硫酸銅水浴加熱不分解；滴加6滴，生成較多的Cu（OH）2沉淀和較少的淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，加熱后生成的黑色的CuO較多，不分解的淺藍色的堿式硫酸銅較少，較多黑色和較少淺藍色綜合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加2%的氫氧化鈉溶液10滴，加熱后也呈灰黑色，表明有少量淺藍色的堿式硫酸銅未分解。

3 實驗結論

綜上所述，得出如下結論：

（1）2 mL的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為2%～4%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為2%～8%。

（2）2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴氫氧化鈉溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為20%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為6%～20%。

（3）對于滴加順序，取決于氫氧化鈉溶液的質量分數的大小。當氫氧化鈉溶液的質量分數較小時，則2 mL氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液；當質量分數較大時，則2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液。

參考文獻：

[1]胡美玲主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2006：28

[2]段昌平.幾個被誤讀的實驗現象[J].化學教學，2012，（1）：79～80.

[3]朱鵬飛，馬宏佳，杜靜.利用傳感技術對硫酸銅與氫氧化鈉反應的實驗研究[J].中學化學教學參考，2008，（9）：34～36.

[4]劉懷樂.對Cu（OH）2制備實驗的研究[J].化學教育，2004，（10）：53.

摘要：探究了影響硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序，最終總結出硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的適宜實驗條件。同時分析討論了探究過程中出現的意外現象。

關鍵詞：硫酸銅與氫氧化鈉溶液的反應；實驗條件探究；化學實驗教學

文章編號：1005–6629（2014）2–0049–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

人教版九年級化學教材中有這樣一個實驗[1]：2 mL氫氧化鈉溶液中滴加硫酸銅溶液，觀察現象；再用酒精燈加熱，觀察現象。這個實驗似乎很簡單，實驗預期現象為產生藍色絮狀氫氧化銅沉淀，加熱后氫氧化銅分解生成黑色氧化銅。但從文獻[2～4]中發(fā)現，硫酸銅和氫氧化鈉的用量不同，發(fā)生的反應不同，通常有三種情況：

教材中設定該實驗的目的是讓學生掌握基本的實驗操作，學會觀察、記錄實驗現象，初中階段實驗教學中應避免（1）、（3）兩種復雜情況的出現。而教材中并無對反應物質量分數的規(guī)定，導致硫酸銅和氫氧化鈉的用量不確定。中學實驗中硫酸銅溶液的質量分數通常為2%，因此固定硫酸銅溶液的質量分數為2%，通過改變影響實驗的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序來探究實驗的適宜條件，以期為教師實驗教學提供參考。

1 實驗內容

（1）配制2%的硫酸銅溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液。

（2）A組：取10支試管編號①～⑩，分別裝2 mL 2%的氫氧化鈉溶液，再依次滴入2%的硫酸銅溶液1～10滴，從滴加瞬間、振蕩、靜置、水浴加熱四個時刻觀察并記錄實驗現象。

B組：將A組試劑反滴，即向10支裝有2 mL 2%的硫酸銅溶液試管中依次滴加1～10滴2%氫氧化鈉溶液。

（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液，重復第（2）步操作。

2 實驗結果及討論

2.1 氫氧化鈉溶液中滴加2%的硫酸銅溶液

從表1看出，2%～4%的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氫氧化鈉溶液中滴加3～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀。實驗時滴加1～2滴硫酸銅溶液，生成的藍色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。

此外，在A組實驗中還出現兩個意外現象，下面針對這兩個現象展開討論：

（1）在2 mL 2%氫氧化鈉溶液中滴加2～5滴2%硫酸銅溶液，振蕩靜置后出現少量綠色沉淀。另外，筆者做過4 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉分別和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸銅溶液（質量分數：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振蕩靜置的實驗，出現藍色絮狀、淺藍色、綠色三種沉淀。在此出現的綠色沉淀是何物質，推測有以下兩種情況：①氫氧化銅與溶解在溶液中的二氧化碳生成綠色的堿式碳酸銅沉淀；②堿式硫酸銅屬于堿式鹽，通式為Cux（OH）ySO4·nH2O，綠色沉淀可能是堿式硫酸銅的一種。

（2）在2 mL 20%氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液，未振蕩，上層生成藍色絮狀沉淀，中層形成亮藍色環(huán)，下層是未參與反應的無色氫氧化鈉的溶液。氫氧化鈉溶液濃度高、黏度大，硫酸銅溶液滴入后與上層氫氧化鈉生成藍色Cu（OH）2絮狀沉淀，沉淀逐步向下擴散與中層高濃度的氫氧化鈉生成亮藍色Na2[Cu（OH）4]溶液。理論上推測，再滴加適量的硫酸銅溶液使上層硫酸銅過量，靜置一段時間，上層會出現淺藍色的Cu4（OH）6SO4沉淀層，從而在一個試管中依次呈現淺藍色、藍色、亮藍色三個色層，讓學生形象直觀地看出氫氧化鈉與硫酸銅能發(fā)生三種反應，因而此實驗具有進一步挖掘的價值。

2.2 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液

從表2看出，2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴20%氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸銅溶液中滴加3～10滴6%～20%的氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀。

此外，在2 mL的2%的硫酸銅溶液中滴加4%的氫氧化鈉溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而堿式硫酸銅水浴加熱不分解；滴加6滴，生成較多的Cu（OH）2沉淀和較少的淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，加熱后生成的黑色的CuO較多，不分解的淺藍色的堿式硫酸銅較少，較多黑色和較少淺藍色綜合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加2%的氫氧化鈉溶液10滴，加熱后也呈灰黑色，表明有少量淺藍色的堿式硫酸銅未分解。

3 實驗結論

綜上所述，得出如下結論：

（1）2 mL的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為2%～4%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為2%～8%。

（2）2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴氫氧化鈉溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為20%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為6%～20%。

（3）對于滴加順序，取決于氫氧化鈉溶液的質量分數的大小。當氫氧化鈉溶液的質量分數較小時，則2 mL氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液；當質量分數較大時，則2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液。

參考文獻：

[1]胡美玲主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2006：28

[2]段昌平.幾個被誤讀的實驗現象[J].化學教學，2012，（1）：79～80.

[3]朱鵬飛，馬宏佳，杜靜.利用傳感技術對硫酸銅與氫氧化鈉反應的實驗研究[J].中學化學教學參考，2008，（9）：34～36.

[4]劉懷樂.對Cu（OH）2制備實驗的研究[J].化學教育，2004，（10）：53.

摘要：探究了影響硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序，最終總結出硫酸銅和氫氧化鈉溶液反應的適宜實驗條件。同時分析討論了探究過程中出現的意外現象。

關鍵詞：硫酸銅與氫氧化鈉溶液的反應；實驗條件探究；化學實驗教學

文章編號：1005–6629（2014）2–0049–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

人教版九年級化學教材中有這樣一個實驗[1]：2 mL氫氧化鈉溶液中滴加硫酸銅溶液，觀察現象；再用酒精燈加熱，觀察現象。這個實驗似乎很簡單，實驗預期現象為產生藍色絮狀氫氧化銅沉淀，加熱后氫氧化銅分解生成黑色氧化銅。但從文獻[2～4]中發(fā)現，硫酸銅和氫氧化鈉的用量不同，發(fā)生的反應不同，通常有三種情況：

教材中設定該實驗的目的是讓學生掌握基本的實驗操作，學會觀察、記錄實驗現象，初中階段實驗教學中應避免（1）、（3）兩種復雜情況的出現。而教材中并無對反應物質量分數的規(guī)定，導致硫酸銅和氫氧化鈉的用量不確定。中學實驗中硫酸銅溶液的質量分數通常為2%，因此固定硫酸銅溶液的質量分數為2%，通過改變影響實驗的兩個主要因素：氫氧化鈉的質量分數、反應物的滴加順序來探究實驗的適宜條件，以期為教師實驗教學提供參考。

1 實驗內容

（1）配制2%的硫酸銅溶液，2%、4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液。

（2）A組：取10支試管編號①～⑩，分別裝2 mL 2%的氫氧化鈉溶液，再依次滴入2%的硫酸銅溶液1～10滴，從滴加瞬間、振蕩、靜置、水浴加熱四個時刻觀察并記錄實驗現象。

B組：將A組試劑反滴，即向10支裝有2 mL 2%的硫酸銅溶液試管中依次滴加1～10滴2%氫氧化鈉溶液。

（3）依次用4%、6%、8%、10%、20%的氫氧化鈉溶液，重復第（2）步操作。

2 實驗結果及討論

2.1 氫氧化鈉溶液中滴加2%的硫酸銅溶液

從表1看出，2%～4%的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%～8%的氫氧化鈉溶液中滴加3～10滴2%的硫酸銅溶液都生成Cu（OH）2沉淀。實驗時滴加1～2滴硫酸銅溶液，生成的藍色Cu（OH）2沉淀少，最好滴加3滴以上。

此外，在A組實驗中還出現兩個意外現象，下面針對這兩個現象展開討論：

（1）在2 mL 2%氫氧化鈉溶液中滴加2～5滴2%硫酸銅溶液，振蕩靜置后出現少量綠色沉淀。另外，筆者做過4 mL 0.5 mol/L氫氧化鈉分別和3.0、3.5、4.0、4.5 mL 0.5 mol/L硫酸銅溶液（質量分數：NaOH～2.0%；CuSO4～7.4%）混合未振蕩靜置的實驗，出現藍色絮狀、淺藍色、綠色三種沉淀。在此出現的綠色沉淀是何物質，推測有以下兩種情況：①氫氧化銅與溶解在溶液中的二氧化碳生成綠色的堿式碳酸銅沉淀；②堿式硫酸銅屬于堿式鹽，通式為Cux（OH）ySO4·nH2O，綠色沉淀可能是堿式硫酸銅的一種。

（2）在2 mL 20%氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液，未振蕩，上層生成藍色絮狀沉淀，中層形成亮藍色環(huán)，下層是未參與反應的無色氫氧化鈉的溶液。氫氧化鈉溶液濃度高、黏度大，硫酸銅溶液滴入后與上層氫氧化鈉生成藍色Cu（OH）2絮狀沉淀，沉淀逐步向下擴散與中層高濃度的氫氧化鈉生成亮藍色Na2[Cu（OH）4]溶液。理論上推測，再滴加適量的硫酸銅溶液使上層硫酸銅過量，靜置一段時間，上層會出現淺藍色的Cu4（OH）6SO4沉淀層，從而在一個試管中依次呈現淺藍色、藍色、亮藍色三個色層，讓學生形象直觀地看出氫氧化鈉與硫酸銅能發(fā)生三種反應，因而此實驗具有進一步挖掘的價值。

2.2 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液

從表2看出，2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴20%氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀；2%的硫酸銅溶液中滴加3～10滴6%～20%的氫氧化鈉溶液都生成Cu（OH）2沉淀。

此外，在2 mL的2%的硫酸銅溶液中滴加4%的氫氧化鈉溶液5滴，生成Cu（OH）2沉淀和淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，Cu（OH）2沉淀分解生成黑色的CuO，而堿式硫酸銅水浴加熱不分解；滴加6滴，生成較多的Cu（OH）2沉淀和較少的淺藍色的堿式硫酸銅沉淀，加熱后生成的黑色的CuO較多，不分解的淺藍色的堿式硫酸銅較少，較多黑色和較少淺藍色綜合呈灰黑色。在2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加2%的氫氧化鈉溶液10滴，加熱后也呈灰黑色，表明有少量淺藍色的堿式硫酸銅未分解。

3 實驗結論

綜上所述，得出如下結論：

（1）2 mL的氫氧化鈉溶液中滴加1～10滴2%的硫酸銅溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為2%～4%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為2%～8%。

（2）2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加1～10滴氫氧化鈉溶液，都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉溶液的質量分數應為20%；3～10滴都只生成藍色Cu（OH）2沉淀，氫氧化鈉的質量分數應為6%～20%。

（3）對于滴加順序，取決于氫氧化鈉溶液的質量分數的大小。當氫氧化鈉溶液的質量分數較小時，則2 mL氫氧化鈉溶液中滴加2%硫酸銅溶液；當質量分數較大時，則2 mL 2%的硫酸銅溶液中滴加氫氧化鈉溶液。

參考文獻：

[1]胡美玲主編.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2006：28

[2]段昌平.幾個被誤讀的實驗現象[J].化學教學，2012，（1）：79～80.

[3]朱鵬飛，馬宏佳，杜靜.利用傳感技術對硫酸銅與氫氧化鈉反應的實驗研究[J].中學化學教學參考，2008，（9）：34～36.

[4]劉懷樂.對Cu（OH）2制備實驗的研究[J].化學教育，2004，（10）：53.