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《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

(2020-01-02 17:56:20)

在金属和盐溶液反应的教学中,我们经常遇到类似问题,比如说谁和谁先反应?目前一般都这样讲授,还归纳成口诀:一金多盐,盐弱盐优先;一盐多金,金强金优先。更有甚者,在习题教学中,还做如下处理,金属活动性强的金属反应完之后,才轮到弱的金属反应。

比如说,锌和铝同时放入硫酸铜溶液中,按照习惯性认为,铝先反应,反应完之后锌再反应。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

上述未打磨的铝片和锌片同时放入硫酸铜溶液中,首先发现锌表面变黑,铝片无明显变化。这容易理解,铝片表面有致密的氧化物薄膜组织反应。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

将铝片和锌片放入稀盐酸中除去表面氧化物,直到表面有大量气泡逸出。用自来水冲洗干净。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

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《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

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将冲洗干净的铝片和锌片再放入硫酸铜溶液中,发现金属片表面均有气泡逸出,这也容易理解,硫酸铜溶液水解呈酸性,与金属反应有氢气产生。

问题来了!锌表面有黑色固体析出,铝片表面有红色固体析出。两者实际上都在反应,并不是我们想象的铝先反应完了锌才反应!

大学时的无机化学学过,金属与盐溶液反应要看氧化还原反应电极电势,而不是单独地看金属活动性。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

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《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

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红色固体好理解,是析出的粉末铜;那么锌表面析出的黑色固体是什么呢?向锌表面产生的的黑色固体中倒入稀盐酸,部分固体表面有气泡产生,部分固体无明显现象,怀疑有一部分剥离的锌,大部分是铜。那为什么是黑色的呢?

网阅资料,怀疑锌不纯有杂质。这就没办法验证了,因为实验室只有这个条件。

时隔一天之后,又到实验室观察一下,发现昨天浸泡在西盐酸中的黑色固体变红,溶液颜色无明显变化,初步判断黑色固体里有铜有锌,锌反应掉了。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

我于是又把昨天实验的锌的表面的黑色固体刮下来,浸泡到稀硫酸溶液中,加热,黑色固体变红,溶液颜色无明显变化。

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

《实验探究》锌和铝同时放入硫酸铜溶液的反应

        上知网,查到龚秋纹和刘怀乐老师一篇文章《锌和硫酸铜溶液反应生成的黑色物质是什么》,(在这里我要向刘怀乐老师表白一下,我是你的钢丝,自从研究教学中的实验起,凡是大多数不解之处,基本都能从知网或期刊杂志中搜到您的文章解惑,我是循着您的足迹前进啊,素未谋面却仰慕已久,听说刘老在重庆巴蜀中学早就退休了,可是还在一线做实验写论文),文中提到通过实验推测并证明黑色固体是铜、锌、氢氧化铜的混合物。我的推理路线和他们相似,但是他们把黑色固体放入氨水中发现溶液变蓝色,推断是氢氧化铜和氨水反应生成络合物。氢氧化铜怎么来的呢?稀硫酸铜溶液水解的产物!我长期盘垣于初中化学,这一点却忘了。

       有一点不解的是,既然有氢氧化铜,为什么加入盐酸硫酸,溶液不变蓝色呢?难道氢氧化铜量太少?还是因为在酸中锌参加反应,把铜离子置换了?在氨水中,黑色固体中的锌不反应,所以有蓝色出现?

      但愿哪位高人路过,能够指点迷津。

参考文献:《锌粒和硫酸铜溶液反应实验探讨 魏东初  《化学教育》湖南南县第一中学 413200



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