鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究

1、鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究劉善超（鄭州一中 河南 鄭州 450006）學(xué)習(xí)堿金屬元素時(shí)，為了加深學(xué)生對(duì)鈉的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)金屬活動(dòng)性順序有一個(gè)更為全面的了解，增加了“鈉與硫酸銅溶液”反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。但是，在演示實(shí)驗(yàn)中卻發(fā)生了爆炸，所幸的是沒有傷及學(xué)生和老師。課下取相近大小的鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)，沒有發(fā)生爆炸現(xiàn)象。這到底是什么原因？為了課堂演示實(shí)驗(yàn)的安全，也為了演示實(shí)驗(yàn)的成功，本文對(duì)鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)的條件進(jìn)行了進(jìn)一步探討。一、實(shí)驗(yàn)用品和實(shí)驗(yàn)過程1實(shí)驗(yàn)用品 硫酸銅溶液，鈉塊，小刀，鑷子，濾紙，藥勺，天平，燒杯。 2實(shí)驗(yàn)過程首先配置不同濃度的硫酸銅溶液(濃度分別為0.5%，1%，2%，5%，10%

2、)。依次取硫酸銅溶液40 mL，然后取5塊同樣大小的鈉，分別投入到硫酸銅溶液當(dāng)中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇一個(gè)合適濃度的硫酸銅溶液，固定硫酸銅溶液的濃度，考察鈉塊大小對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，繼續(xù)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好實(shí)驗(yàn)記錄。二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 1硫酸銅溶液濃度的影響保持鈉塊大小近似相同（約為0.05 g）的情況下，分別加入到不同濃度的硫酸銅溶液中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見表1。表1 不同濃度的硫酸銅溶液和鈉塊的反應(yīng)CuSO4溶液的濃度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象10%鈉塊投入后，馬上劇烈燃燒了起來，有爆炸聲5%鈉塊投入后，45 s開始燃燒，有輕微的爆炸聲2%鈉塊投入后，過了30 s開始燃燒，沒有爆炸聲1%鈉塊投入后，過了36 s開

3、始燃燒，沒有爆炸聲0.5%鈉塊投入后，過了40 s開始燃燒，沒有爆炸聲鈉投入到10%的硫酸銅溶液當(dāng)中后，鈉塊立即劇烈燃燒了起來，并伴隨著爆炸聲，在溶液上層有藍(lán)色的絮狀沉淀生成；鈉投入到5%的硫酸銅溶液當(dāng)中后，可以看到鈉塊很快融化成一個(gè)銀白色的小球，然后在液面上四處游動(dòng)，但很快停在某一個(gè)地方，燃燒了起來，并伴隨有輕微的爆炸聲；鈉投入到2%的硫酸銅溶液當(dāng)中后，看到鈉塊熔成一個(gè)小球，四處游動(dòng)，當(dāng)有藍(lán)色絮狀沉淀越來越多時(shí)，鈉塊好象被阻擋在一個(gè)地方，開始燃燒了起來，但和前兩次實(shí)驗(yàn)相比，燃燒時(shí)間靠后了，有大約30 s左右才開始燃燒，沒有發(fā)生爆炸現(xiàn)象。投入到1%和0.5%的硫酸銅溶液后現(xiàn)象和2%的硫酸銅溶液

4、中發(fā)生現(xiàn)象的差不多，只是鈉塊開始燃燒的時(shí)間越來越靠后了，分別為36 s和40 s。相同大小的鈉塊和不同濃度的硫酸銅溶液反應(yīng)現(xiàn)象是不相同的，濃度越大，反應(yīng)越劇烈。并且，在10%以及5%的硫酸銅溶液中，都有爆炸現(xiàn)象發(fā)生，原因可能是：鈉投入后生成的氫氧化鈉和硫酸銅作用生成氫氧化銅絮狀沉淀，濃度越大，產(chǎn)生的沉淀越快越多，而沉淀的產(chǎn)生恰恰阻止了鈉塊的游動(dòng)，使得熱量積聚，從而引發(fā)爆炸。當(dāng)濃度較稀的時(shí)候，鈉四處游動(dòng)的程度就大些，熱量得以擴(kuò)散和釋放，就不會(huì)產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象。2鈉塊大小的影響分別取40 mL 2%的硫酸銅溶液三份，取大小為0.2 g、0.1 g、0.05 g的鈉，投入硫酸銅溶液中，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：0.2

5、g的鈉投入溶液中后，鈉塊劇烈燃燒了起來，并發(fā)出爆炸聲，還有少量的鈉濺了出來；0.1 g的鈉投入硫酸銅溶液后，鈉塊也燃燒了起來，并發(fā)出爆炸聲，只是和前者相比劇烈程度有所降低；0.05 g的鈉投入硫酸銅溶液后，鈉塊四處游動(dòng)，偶有輕微的爆炸聲，但是未見鈉塊燃燒。很顯然，鈉塊的質(zhì)量越大，游動(dòng)的速度就越慢，積聚的熱量就越多，就容易引發(fā)氫氣的燃燒和爆炸。因此，實(shí)驗(yàn)中在不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的前提條件下，應(yīng)該選用質(zhì)量較小的鈉。三、結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸銅溶液的濃度不超過1%，鈉塊的大小約為0.05 g時(shí)，實(shí)驗(yàn)是安全的。這樣，既可以讓學(xué)生清楚的觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又能夠保證實(shí)驗(yàn)的安全。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)主要跟硫酸銅溶液的濃度和鈉塊的大小有關(guān)。除此之外，還與反應(yīng)容器的大小，溶液的多少等有一定關(guān)系，這里就不在一一討論。參考文