硫和铜反应实验再探究-《化学教学》(2020年10期).docx

龙源版权所有 硫和铜反应实验再探究作者：马文 孙影 贾卫国 熊言林来源：《化学教学》2020年第10期 摘要： 硫的性质是高中化学元素化合物知识中重要的学习内容之一，针对学生中关于硫和铜反应的某些疑问，改进实验装置，并对反应产物进行X射线多晶衍射（XRD）表征，探讨硫和铜在不同温度和用量比条件下反应的产物，回应并澄清了学生存在的困惑，对网络资料和教科书中的一些表述进行了实验层面的论证与说明。 关键词： 硫和铜反应; X射线多晶衍射; 实验改进; 实验探究 文章编号：2020 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 1 问题的提出 硫是一种常见而又重要的非金属单质，化学性质比较活泼，在一定条件下，能够与金属反应生成金属硫化物。高中化学教科书以及百度作业帮等网络资料都显示硫与铜反应生成硫化亚铜。理由是硫单质的氧化性较氯气和氧气而言相对更弱，因此与变价金属反应时只能生成低价金属硫化物，即硫与铜反应生成硫化亚铜。在对芜湖市某普通高中124名高一学生的调查中发现，很多高中生对硫和铜反应产物的认识也有相同的看法。同时有一部分学生认为反应时的温度和反应物量的比例关系可能对产物也会有影响，学生普遍认为高温时易生成CuS，低温时易生成Cu2S，理由是温度越高氧化还原反应进行得越彻底，因此Cu能被氧化成最高价态;对于量比关系对产物的影响，一些学生依据木炭在氧气中燃烧的反应，类比推理得出硫粉少量时会生成Cu2S，过量时则生成CuS。基于对硫和铜反应存在的困惑，笔者改进了实验装置，通过控制反应温度和反应物用量比例进行深入探究，并对反应产物进行X射线多晶衍射（XRD）表征，探讨在不同温度和用量比条件下硫和铜反应的产物。 2 相关文献内容简评 关于硫和铜反应实验的研究资料比较多，大多集中于实验装置的改进，而对反应条件及产物的探讨较少。蒯世定[1]将缠有细铜丝的塑料管直接伸入加热的试管中与硫蒸气反应。杨育民[2]将试管截短，加快硫蒸气与铜丝的接触，但都没有处理好副产物二氧化硫的污染问题。盛锡铭[3]将缠有细铜丝的铁丝固定在大试管的橡皮塞上，将装有湿碱石灰的球形干燥管连接在大试管上端，吸收反应过程中产生的二氧化硫。邓丽娟[4]用回形针将铜丝固定在具支试管的橡皮塞下部，并在具支试管的分支口处连接倒置的漏斗和浓氢氧化钠溶液吸收尾气。二者都是通过加热试管内的硫粉，直至形成硫蒸气与固定在上方的细铜丝接触发生反应。熊言林[5]同样利用具支试管和细铜丝进行实验，并增加了球形干燥管（内含浸有5%氢氧化钠的脱脂棉球）作为尾气处理装置。加热具支试管内的硫粉，待硫粉受热融化后， 立即将缠有多股细铜丝的玻璃棒伸入至具支试管内的硫蒸气区，可观察到细铜丝表面迅速变黑，实验现象明显，但实际操作过程中难度较大。王建芬[6]巧妙地利用安全套和蒸馏瓶设计了一套密闭装置，并在蒸馏瓶的支管处安装了装有干燥脱脂棉和润湿碱石灰的单球干燥管，加热蒸馏瓶内的硫粉，将细铜丝向下推动与硫蒸气接触发生反应。以上的改进实验虽然都考虑到了尾气的处理，但不论细铜丝的位置是固定还是可移动，都难以控制铜丝伸入试管内的深度，难以确保铜丝恰好在高浓度的硫蒸气区发生反应，若是触及到液态硫则会覆盖在铜丝表面，更是阻碍反应的进一步进行。以上研究也均未对产物进行检测。因此，为确保能够准确探寻影响硫和铜反应产物的因素，验证学生的观点正确与否，实验成功的关键在于两点： 一是需要排除氧气的干扰，该实验需要在封闭的环境中进行，且反应前需要排出装置内的空气;二是使装置能够在一个稳定的温度下加热，以保证反应物受热均匀，也便于检测不同温度条件对产物的影响。 3 实验过程与结果分析 3.1 实验装···试读结束