鈉與硫酸銅混合變化實驗探討

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學習堿金屬元素時，為了加深學生對鈉的性質的認識，同時對金屬活動性順序有一個更為全面的了解，增加了“鈉與硫酸銅溶液”反應的演示實驗。但是，在演示實驗中卻發生了爆炸，所幸的是沒有傷及學生和老師。課下取相近大小的鈉與硫酸銅溶液反應，沒有發生爆炸現象。這到底是什么原因？為了課堂演示實驗的安全，也為了演示實驗的成功，本文對鈉與硫酸銅溶液反應的條件進行了進一步探討。

一、實驗用品和實驗過程

1．實驗用品

硫酸銅溶液，鈉塊，小刀，鑷子，濾紙，藥勺，天平，燒杯。

2．實驗過程

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%)。

依次取硫酸銅溶液40mL，然后取5塊同樣大小的鈉，分別投入到硫酸銅溶液當中，觀察實驗現象。

然后根據實驗選擇一個合適濃度的硫酸銅溶液，固定硫酸銅溶液的濃度，考察鈉塊大小對實驗的影響，繼續觀察實驗現象，并做好實驗記錄。

二、實驗結果與分析

1．硫酸銅溶液濃度的影響

保持鈉塊大小近似相同（約為0.05g）的情況下，分別加入到不同濃度的硫酸銅溶液中，實驗現象見表1。

表1不同濃度的硫酸銅溶液和鈉塊的反應

CuSO4溶液的濃度實驗現象

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，4~5s開始燃燒，有輕微的爆炸聲

2%鈉塊投入后，過了30s開始燃燒，沒有爆炸聲

1%鈉塊投入后，過了36s開始燃燒，沒有爆炸聲

0.5%鈉塊投入后，過了40s開始燃燒，沒有爆炸聲

鈉投入到10%的硫酸銅溶液當中后，鈉塊立即劇烈燃燒了起來，并伴隨著爆炸聲，在溶液上層有藍色的絮狀沉淀生成；鈉投入到5%的硫酸銅溶液當中后，可以看到鈉塊很快融化成一個銀白色的小球，然后在液面上四處游動，但很快停在某一個地方，燃燒了起來，并伴隨有輕微的爆炸聲；鈉投入到2%的硫酸銅溶液當中后，看到鈉塊熔成一個小球，四處游動，當有藍色絮狀沉淀越來越多時，鈉塊好象被阻擋在一個地方，開始燃燒了起來，但和前兩次實驗相比，燃燒時間靠后了，有大約30s左右才開始燃燒，沒有發生爆炸現象。投入到1%和0.5%的硫酸銅溶液后現象和2%的硫酸銅溶液中發生現象的差不多，只是鈉塊開始燃燒的時間越來越靠后了，分別為36s和40s。

相同大小的鈉塊和不同濃度的硫酸銅溶液反應現象是不相同的，濃度越大，反應越劇烈。并且，在10%以及5%的硫酸銅溶液中，都有爆炸現象發生，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，產生的沉淀越快越多，而沉淀的產生恰恰阻止了鈉塊的游動，使得熱量積聚，從而引發爆炸。當濃度較稀的時候，鈉四處游動的程度就大些，熱量得以擴散和釋放，就不會產生爆炸現象。

2．鈉塊大小的影響

分別取40mL2%的硫酸銅溶液三份，取大小為0.2g、0.1g、0.05g的鈉，投入硫酸銅溶液中，實驗發現：0.2g的鈉投入溶液中后，鈉塊劇烈燃燒了起來，并發出爆炸聲，還有少量的鈉濺了出來；0.1g的鈉投入硫酸銅溶液后，鈉塊也燃燒了起來，并發出爆炸聲，只是和前者相比劇烈程度有所降低；0.05g的鈉投入硫酸銅溶液后，鈉塊四處游動，偶有輕微的爆炸聲，但是未見鈉塊燃燒。很顯然，鈉塊的質量越大，游動的速度就越慢，積聚的熱量就越多，就容易引發氫氣的燃燒和爆炸。因此，實驗中在不影響實驗現象的前提條件下，應該選用質量較小的鈉。

三、結論

實驗結果表明，硫酸銅溶液的濃度不超過1%，鈉塊的大小約為0.05g時，實驗是安全的。這樣，既可以讓學生清楚的觀察到實驗現象，又能夠保證實驗的安全。實驗還發現，鈉與硫酸銅溶液的反應主要跟硫酸銅溶液的濃度和鈉塊的大小有關。除此之外，還與反應容器的大小，溶液的多少等有一定關系，這里就不在一一討論。

參考文獻

1.阮鴻飛,李云芬.鈉與硫酸銅反應的實驗設計.實驗教學與儀器,2003,(7-8).

2.曹文東.鈉與硫酸銅反應的深析淺釋.中學化學,2003,(6).