高中化学/目录/铜与浓硫酸的反应

实验准备

所需器材

试管、酒精灯、导管、橡胶管、橡皮塞（单孔）、烧杯

所需试剂

铜、浓硫酸、氢氧化钠溶液

实验步骤

检查气密性。
将铜与浓硫酸装入试管中，组装好实验装置。
往烧杯中加入氢氧化钠溶液，将橡胶管的末端伸入溶液中。
点燃酒精灯，先对试管底部预热，再集中加热。
观察实验现象。

实验现象

试管内有白色固体析出，产生酸雾，并且产生有刺激性气味的气体。

反应方程式如下（“Concentrated”为“浓”的英文，下同）：

C u +_{2} H_{2} S O_{4} (C o n c e n t r a t e d) \overset{△}{\to} C u S O_{4} + S O_{2} ↑ + 2 H_{2} O

实验原理

通过初中阶段的学习我们可以了解到，铜的活动性顺序是在氢之后的，但是为什么铜可以和浓硫酸反应，而不能和稀硫酸反应呢？这和浓硫酸本身的性质有关。

稀硫酸在水中可以完全电离，电离方程式为：

H_{2} S O_{4} ⟶ 2 H^{+} + S O_{4}^{2 -}

由于溶液中 $H^{+}$ 的存在，稀硫酸具有酸的通性，表现氧化性的是+1价的 $H^{+}$ ，其氧化性较弱，还原产物为 $H_{2}$ 。

而浓硫酸中的主要成分为 $H_{2} S O_{4}$ 分子，其中硫元素为+6价（这也是硫元素的最高价态），具有很强的氧化性，还原产物为 $S O_{2}$ ，其中硫元素为+4价，因得到电子而被还原。因此，浓硫酸可在加热条件下与除 $P t$ 、 $A u$ 以外的其他金属反应（常温下 $F e$ 、 $A l$ 遇浓硫酸钝化，并不是不反应）。

思考与延伸

实验“反常”的现象

在实验进行时，可以明显看到试管内生成了一团白色的 $C u S O_{4}$ 晶体，并且有酸雾产生，为什么会发生这样的现象呢？请读者自行思考。

（由于生成的硫酸铜为晶体，所以如果要将该反应写成离子方程式的形式，不能将 $C u S O_{4}$ 写为 $C u^{2 +}$ 和 $S O_{4}^{2 -}$ 。）

拓展实验：碳与浓硫酸反应

上文已经提到，浓硫酸有很强的氧化性，可以与一些非金属单质反应，而碳就是其中的一种。

反应方程式如下：

C +_{2} H_{2} S O_{4} (C o n c e n t r a t e d) \overset{△}{\to} C O_{2} ↑ + 2 S O_{2} ↑ + 2 H_{2} O

如果需要观看该实验的视频，请点击此链接：[1]

演示实验

如果需要更为直观的体验，请点击下面的链接，观看演示视频。

【DEC】S10E4 硫酸和铜反应吗？[2]