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钠与硫酸铜溶液反应实验探究 刘善超 （郑州一中 河南 郑州 450006） 学习碱金属元素时，为了加深学生对钠的性质的认识，同时对金属活动性顺序有一个更为全面的了解，增加了“钠与硫酸铜溶液”反应的演示实验。但是，在演示实验中却发生了爆炸，所幸的是没有伤及学生和老师。课下取相近大小的钠与硫酸铜溶液反应，没有发生爆炸现象。这到底是什么原因？为了课堂演示实验的安全，也为了演示实验的成功，本文对钠与硫酸铜溶液反应的条件进行了进一步探讨。 一、实验用品和实验过程 1．实验用品 硫酸铜溶液，钠块，小刀，镊子，滤纸，药勺，天平，烧杯。 2．实验过程 首先配置不同浓度的硫酸铜溶液(浓度分别为0.5%，1%，2%，5%，10%)。 依次取硫酸铜溶液40 mL，然后取5块同样大小的钠，分别投入到硫酸铜溶液当中，观察实验现象。 然后根据实验选择一个合适浓度的硫酸铜溶液，固定硫酸铜溶液的浓度，考察钠块大小对实验的影响，继续观察实验现象，并做好实验记录。 二、实验结果与分析 1．硫酸铜溶液浓度的影响 保持钠块大小近似相同（约为0.05 g）的情况下，分别加入到不同浓度的硫酸铜溶液中，实验现象见表1。 表1 不同浓度的硫酸铜溶液和钠块的反应 CuSO4溶液的浓度 实验现象 10% 5% 2% 1% 钠块投入后，马上剧烈燃烧了起来，有爆炸声 钠块投入后，4~5 s开始燃烧，有轻微的爆炸声 钠块投入后，过了30 s开始燃烧，没有爆炸声 钠块投入后，过了36 s开始燃烧，没有爆炸声 0.5% 钠块投入后，过了40 s开始燃烧，没有爆炸声 钠投入到10%的硫酸铜溶液当中后，钠块立即剧烈燃烧了起来，并伴随着爆炸声，在溶液上层有蓝色的絮状沉淀生成；钠投入到5%的硫酸铜溶液当中后，可以看到钠块很快融化成一个银白色的小球，然后在液面上四处游动，但很快停在某一个地方，燃烧了起来，并伴随有轻微的爆炸声；钠投入到2%的硫酸铜溶液当中后，看到钠块熔成一个小球，四处游动，当有蓝色絮状沉淀越来越多时，钠块好象被阻挡在一个地方，开始燃烧了起来，但和前两次实验相比，燃烧时间靠后了，有大约30 s左右才开始燃烧，没有发生爆炸现象。投入到1%和0.5%的硫酸铜溶液后现象和2%的硫酸铜溶液中发生现象的差不多，只是钠块开始燃烧的时间越来越靠后了，分别为36 s和40 s。 相同大小的钠块和不同浓度的硫酸铜溶液反应现象是不相同的，浓度越大，反应越剧烈。并且，在10%以及5%的硫酸铜溶液中，都有爆炸现象发生，原因可能是：钠投入后生成的氢氧化钠和硫酸铜作用生成氢氧化铜絮状沉淀，浓度越大，产生的沉淀越快越多，而沉淀的产生恰恰阻止了钠块的游动，使得热量积聚，从而引发爆炸。当浓度较稀的时候，钠四处游动的程度就大些，热量得以扩散和释放，就不会产生爆炸现象。 2．钠块大小的影响 分别取40 mL 2%的硫酸铜溶液三份，取大小为0.2 g、0.1 g、0.05 g的钠，投入硫酸铜溶液中，实验发现：0.2 g的钠投入溶液中后，钠块剧烈燃烧了起来，并发出爆炸声，还有少量的钠溅了出来；0.1 g的钠投入硫酸铜溶液后，钠块也燃烧了起来，并发出爆炸声，只是和前者相比剧烈程度有所降低；0.05 g的钠投入硫酸铜溶液后，钠块四处游动，偶有轻微的爆炸声，但是未见钠块燃烧。很显然，钠块的质量越大，游动的速度就越慢，积聚的热量就越多，就容易引发氢气的燃烧和爆炸。因此，实验中在不影响实验现象的前提条件下，应该选用质量较小的钠。 三、结论 实验结果表明，硫酸铜溶液的浓度不超过1%，钠块的大小约为0.05 g时，实验是安全的。这样，既可以让学生清楚的观察到实验现象，又能够保证实验的安全。实验还发现，钠与硫酸铜溶液的反应主要跟硫酸铜溶液的浓度和钠块的大小有关。除此之外，还与反应容器的大小，溶液的多少等有一定关系，这里就不在一一讨论。 参考文献 1. 阮鸿飞,李云芬.钠与硫酸铜反应的实验设计.实验教学与仪器, 2003, (7-8). 2. 曹文东.钠与硫酸铜反应的深析浅释.中学化学,2003, (6). 本文来源：https://www.dywdw.cn/9ebe3d66cb50ad02de80d4d8d15abe23482f031a.html
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2022-04-25
