高中化學/目錄/銅與濃硫酸的反應

實驗準備

所需器材

試管、酒精燈、導管、橡膠管、橡皮塞（單孔）、燒杯

所需試劑

銅、濃硫酸、氫氧化鈉溶液

實驗步驟

1. 檢查氣密性。
2. 將銅與濃硫酸裝入試管中，組裝好實驗裝置。
3. 往燒杯中加入氫氧化鈉溶液，將橡膠管的末端伸入溶液中。
4. 點燃酒精燈，先對試管底部預熱，再集中加熱。
5. 觀察實驗現象。

實驗現象

試管內有白色晶體析出，產生酸霧，並且產生有刺激性氣味的氣體。

反應方程式如下（「Concentrated」為「濃」的英文，下同）：

${\ce {Cu{+}2H2SO4(Concentrated)->[\vartriangle ]CuSO4{+}SO2\uparrow {+}2H2O}}$

實驗原理

通過初中階段的學習我們可以了解到，銅的活動性順序是在氫之後的，但是為什麼銅可以和濃硫酸反應，而不能和稀硫酸反應呢？這和濃硫酸本身的性質有關。

稀硫酸在水中可以完全電離，電離方程式為：

${\ce {H2SO4->2H+{+}SO4^{2-}}}$

由於溶液中${\ce {H+}}$的存在，稀硫酸具有酸的通性，表現氧化性的是+1價的${\ce {H+}}$，其氧化性較弱，還原產物為${\ce {H2}}$。

而濃硫酸中的主要成分為${\ce {H2SO4}}$分子，其中硫元素為+6價（這也是硫元素的最高價態），具有很強的氧化性，還原產物為${\ce {SO2}}$，其中硫元素為+4價，因得到電子而被還原。因此，濃硫酸可在加熱條件下與除${\ce {Pt}}$、${\ce {Au}}$以外的其他金屬反應（常溫下${\ce {Fe}}$、${\ce {Al}}$遇濃硫酸鈍化，並不是不反應）。

思考與延伸

實驗「反常」的現象

在實驗進行時，可以明顯看到試管內生成了一團白色的${\ce {CuSO4}}$晶體，並且有酸霧產生，為什麼會發生這樣的現象呢？請讀者自行思考。

（由於生成的硫酸銅為晶體，所以如果要將該反應寫成離子方程式的形式，不能將${\ce {CuSO4}}$寫為${\ce {Cu^{2+}}}$和${\ce {SO4^2-}}$。）

拓展實驗：碳與濃硫酸反應

上文已經提到，濃硫酸有很強的氧化性，可以與一些非金屬單質反應，而碳就是其中的一種。

反應方程式如下：

${\ce {C{+}2H2SO4(Concentrated)->[\vartriangle ]CO2\uparrow {+}2SO2\uparrow {+}2H2O}}$

如果需要觀看該實驗的視頻，請點擊此連結：[1]

演示實驗

如果需要更為直觀的體驗，請點擊下面的連結，觀看演示視頻。

【DEC】S10E4 硫酸和銅反應嗎？[2]