锌与硝酸铜溶液反应的实验探究?????
锌与硝酸铜溶液反应的实验探究
范青红 (江苏靖江市生祠中学214531)
笔者在教完选修教材第二章《电解质溶液》后.开展了一次课外活动,其中有一个活动
课题是;将一块锌板插入1 mol/L的硝酸铜溶液中,要求学生认真记录观察到的实验现象,
并对这些现象进行科学的解释。本实验的宗旨是:通过实验培养学生观察问题和分析问题能
力。
一、实验中六种变化现象
1.Zn与Cu(N03):溶液首先发生了置换反应。开始析出来的铜颗粒较细呈黑色,后随
因cu颗粒逐渐变粗而呈现棕红色。
2.由于zn板上沉积了金属Cu,形成...
?????
锌与硝酸铜溶液反应的实验探究
范青红 (江苏靖江市生祠中学214531)
笔者在教完选修教材第二章《电解质溶液》后.开展了一次课外活动,其中有一个活动
课
是;将一块锌板插入1 mol/L的硝酸铜溶液中,要求学生认真记录观察到的实验现象,
并对这些现象进行科学的解释。本实验的宗旨是:通过实验培养学生观察问题和分析问题能
力。
一、实验中六种变化现象
1.Zn与Cu(N03):溶液首先发生了置换反应。开始析出来的铜颗粒较细呈黑色,后随
因cu颗粒逐渐变粗而呈现棕红色。
2.由于zn板上沉积了金属Cu,形成zn—Cu原电池,使溶液中H’在正极(Cu电极)获得电子产生H2。所以可看到Zn板上Cu周围有气体冒出。
3.反应进行较长时间后,使H2不断逸出,溶液中oH—浓度不断增大,而使溶液呈碱
性,溶液中Cu2+和OH-
结合生成Cu(oH)2沉淀,
所以杯底部有淡蓝色沉
淀出现。
4.由于溶液中Zn2+
增加;也可与OH-结合生
成白色Zn(OH)2沉淀,
因OH-浓度不大,不会使
Zn(OH)2溶解,它混入
Cu(oH)2沉淀中。
5.反应进行一段时
间后,可看到烧杯上半部
溶液显绿色,下半部的溶
液仍显蓝色。
6。烧杯中溶液随反应进行,蓝色逐渐变浅,最终变为无色。说明溶液中cu2+一部分被zn还原为cu,另一部分与oH—结合为难镕的Cu(OH)z沉入杯底。
二、有关实验现象中几个问题的探究
1,Zn板插入Cu(NO3)2溶液的实验,按理论分析,在zn板上金属cu周围析出的是H2,实验中也确实得到了H2,但有些学生在实验中还闻到了NO2特有的刺激性气味,认为实验
中产生的气体是NO2。这个问题提得好!说明学生能根据自己在实验中观察到的现象,大胆
发表自己的见解,这种精神值得提倡。为验证有些学生的“不是氢气而是二氧化氮”的结论,
笔者提示学生从以下儿个问题加以讨论:
(1)二氧化氮是怎样产生的?按一般规律,Zn板插入Cu(N03)2溶液,首先发生置换反应
产生Cu,然后形成zn—Cu原电池,导致溶液中H+在正极(Cu电极)上获得电子产生H2,这就是所观察到zn表面(实际上在Cu周围)有气泡产生的原因。假如所观察到的真是NO2,那又该怎样去理解?
(2)如果观察到的N02是事实,道理上又不易理解,那么能否考虑N02不是由Cu(N03)2和Zn板反应产生的,而是由于Cu(NO3)2不纯造成的?基于上述推测,笔者和几位学生检查
学校现有的化学试剂,发现了本实验所用的化学纯试剂中含O.4%HNO3成分。至此,学生似乎寻找到了答案。但笔者又提醒他们,若改用纯度更高的分析纯Cu(NO3)2重复实验,
结果怎样?但仍有少数学生发现实验中有NO2气味产生。
(3)根据讨论,大多数学生认为N02味产生的原因有两种可能:?cu(N03)2中含游离的硝酸;?Zn板与Cu(N03)2溶液反应所致‘我们认为:金属Zn与Cu(N03)2溶液接触时;zn作为还原剂。它遇到了三种可以把它氧化的物质:Cu2+、H+(或H2O)和NO3-(或HN03);三个氧化还原反应只是所占比重不同。在一般情况下,还是以前面两个为主,若实验用的
Cu(NO3)2中含较多游离HNO3,就会嗅到N02气体较浓些。若Cu(N03)2中不含HN03。N02的气体就会较淡些。有关反应为:3Zn十8HN03=3Zn(N03)z十2NO十4H2O,2NO十02=2N02,至此,这一问题的结论:在产生H2的同时常会伴有N02气体产生。
2.实验进行一段时间,烧杯中上半部呈绿色,下半部仍显蓝色。下半部溶液显蓝色说
明溶液中仍为Cu(N03)2,而上半部为什么显绿色且绿色存在较长一段时间呢?这一问题也是学生〔讨论的焦点之一。对这一问题的探究,笔者引导学生从溶液由蓝-绿-无色这一过程来推测:
(1)绿色的产生可能是由cu+显示出来(Cu+产生过程实际为:Cu2+—Cu+—Cu),但cu+一般情况下为无色的,并非绿色,除非有特殊的阴离子与之结合才产生特殊颜色,而本实验
溶液中只有Cu2+、Zn2+、NO3-、H+、OH-。而Cu+与N03-存在下也不是绿色,OH-与Cu+结合也不生成绿色氢氧化亚铜沉淀。查阅资料发现氢氧化亚铜为黄色,因此,绿色可以认为
是氢氧化亚铜黄色混悬物和剩余水合铜离子[Cu(H2O)4 2+]的蓝色混合而成的“混合色”。
(2)绿色为何持续较长时间?按资料文献看cu+在水溶液中很不稳定,迅速地发生歧化反
应:2Cu+=Cu十Cu2+不过只要有剩余Zn和cu2+的存在。只要反应还在进行。那么cu+就会不断地产生,不断歧化,歧化产生cu2+还能继续参加反应,直至全变成cu单质为止。所以cu+存在较长一段时间是可以理解的。
(3)cu+是怎样产生的呢?很多学生讨论认为是zn将cu2+还原所得的,但根据所观察到现
象,绿色是在溶液的上半部而不是在zn板周围,笔者通过查阅有关文献和综合有关化学反
应认为,将cu2+还原成cu+是由前一步产生的H2而还原的,反应式为:H2十2Cu2+十20H-=2Cu+十2H20,OH-显然来自水的电离。
三、实验中涉及的基本反应
通过讨论,大家认为,Zn板插入Cu(N03)2溶液中,并非简单的两种物质问的反应。实
际上出现比预想的多得多的现象。按时间大体顺序发生了下列反应:
所有上述反应均是中学学过的基本化学反应,只不过在特定条件下结合起来罢了。
四、实验后的启示、
启示之一:要清除限制观察能力发展的各种樟碍。如果我们从开始就认为zn与cu(N03)2溶液反应只不过是下面一个反应而已:Zn十Cu2+=Cu十Zn2+就不可能观察到更多的细微
而又不易被发现的现象,就会“视而不见、见而不思、思而不悟”。实际课堂上,
本上都
说zn和CU2+之间可以发生上述反应,但并没有说只发生这一种反应,其实在具体做某一
反应的实验时,我们看到的往往是许多反应的组合,这里有主反应,也有许多副反应,但我
们要跳出已知的反应框框,获取新知,补充已知。
启示之二:通过这一次实验,师生感触最深的是“学无止境”的道理。?如果用CuCl2或Cu—s04溶液代替cu(NO3)2溶液。实验结果有何差别??如果用Al或Fe等比Cu活泼的金属代替zn进行实验是否还能出现上述现象??我们能不能把Zn与Cu(N03)2溶液反应的结果直接用来解释各种类似的反应,7?若进一步研究,将Al板插入氯化汞(HgCl2)溶液中,你会发现哪些惊奇的现象?能否用上述分析
来分析和解释这一特殊的反应?上述一系列问题,值得我们深思和再进一步探究。
启示之三,如今正处于教学改革的时代,对学生能力的培养迫在眉捷。笔者认为,在平
时的教学中,多开展一些切合学生实际的有利他们能力培养的专题实验课,并能对实验中出
现所有问题进行讨论和探索研究,对学生能力和教学质量的提高以及适应当今高考的选拔必
定有很大的促进作用。 豆丁致力于构建全球领先的文档发布与销售平台,面向世界范围提供便
捷、安全、专业、有效的文档营销服务。包括中国、日本、韩国、北美、欧洲等在内的豆丁全球
分站,将面向全球各地的文档拥有者和代理商提供服务,帮助他们把文档发行到世界的每一个角
落。豆丁正在全球各地建立便捷、安全、高效的支付与兑换渠道,为每一位用户提供优质的文档
交易和账务服务。
本文档为【锌与硝酸铜溶液反应的实验探究】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。