關于氫氧化銅及有關反應的實驗探究

　　摘要：中學化學教材中對Cu2+與OH-反應的生成物的敘述，存在與實際不符的情況，會對教學產生誤導。通過實驗探究，揭示了Cu2+與OH-反應的生成物隨時間、濃度、溫度的變化而變化的情況。提出了溶解性表中對生成物相應符號的合理表述。指出了Cu（OH）2在教學中的重要性及教材的局限性。建議對Cu（OH）2的制取從量化著手，才能避免教學中的盲目性。并對其量化的具體操作進行了舉例說明。
　　關鍵詞：Cu2+與OH-的組合；溶解性表；氫氧化銅；量化操作范圍
　　文章編號：1005–6629（2016）12–0070–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
　　中學化學教材中，對于Cu2+與OH-反應的生成物都敘述為Cu（OH）2。酸、堿、鹽的溶解性表（下稱溶解性表）中，Cu2+與OH-的組合對應的符號是“不”，根據表中的含義可知，“不”對應的物質也是Cu（OH）2。
　　然而，在教學實踐中，可溶性銅鹽溶液與堿溶液混合時，除了看到有藍色沉淀之外，還會看到有絳藍色溶液、絳藍色懸濁液以及藍色沉淀變黑等多種現象。不同的現象對應著不同的物質。Cu（OH）2的有關問題是化學教學的內容之一，不同物質及其現象的出現，會干擾有關教學的順利進行。例如，向20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中加入10滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液時，其生成物是淺藍色（接近淺綠色）的物質，而且并非絮狀，顯然不是Cu（OH）2。但根據教材內容，不僅會將堿式硫酸銅誤認為是Cu（OH）2，而且會將其淺藍色（接近淺綠色）誤認為是藍色，將其非絮狀誤認為是絮狀。這樣，對物質的顏色和狀態(tài)的印象、概念的形成以及判斷標準的形成都會產生干擾或誤導。因此，為了教學需要，必須弄清楚不同現象分別對應什么物質，這些物質分別是在什么條件下制取的，才有可能避免與教學無關問題的出現，為教學創(chuàng)造有利條件。
　　1 實驗探究
　　實驗1 （1）取2支小試管，分別編為1號和2號。向1號中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入12滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液（吸取兩種溶液時，分別用相同型號的膠頭滴管，以減小其體積之差，下同），振蕩后靜置。向2號試管中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，振蕩后靜置。兩個試管中，上部都是無色液體，下部都是沉淀。1號中沉淀為淺藍色，2號中沉淀為藍色。1號試管放置幾十天（塞緊試管口，以防水分蒸發(fā)）也不變黑，而2號試管放置1小時后，藍色沉淀中出現了黑色，而且黑色越來越深。
　�。�2）再取2支試管，分別編為3號和4號。向3號試管中加入濃度和體積與1號中完全相同的兩種溶液，振蕩。向4號試管中加入濃度和體積與2號中完全相同的兩種溶液，振蕩。顯然，3號和4號中的生成物應該分別與1號和2號中的生成物相同。分別用酒精燈加熱，當剛出現沸騰現象時移離火焰，等待片刻，再接觸火焰。如此反復，使液體溫度保持在80℃與沸點之間�？梢钥吹剑�3號試管如此加熱幾分鐘都沒有黑色出現，而4號試管加熱至還未沸騰就出現變黑現象，當剛沸騰時，就全部變?yōu)楹谏�的液體混合物了。
　　實驗2 取2支小試管，分別編為1號和2號。向1號中加入20滴5 mol·L-1的NaOH溶液，再加入5滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，振蕩后靜置。可以看到上部出現絳藍色液體，下部出現藍色沉淀（藍色因受絳藍色的影響而不明顯）。十幾分種后，液體還未澄清，沉淀就已經完全變成了黑色。向2號試管中加入20滴14 mol·L-1的NaOH溶液，再加入3滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，充分振蕩�？梢钥吹皆嚬苤兄挥薪{藍色的溶液。
　　實驗3 取2支小試管，在1支中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，向另1支試管中加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，同放于80℃以上的水浴中加熱數分鐘，使兩種溶液的溫度都升至80℃以上。趁熱將NaOH溶液倒入裝CuSO4溶液的試管中�？梢钥吹�，液體混合時立刻變黑，靜置后分層，上部為無色液體，下部為黑褐色沉淀。
　　實驗4 取1支小試管，重復實驗2中的2號實驗，使其用量和操作與其完全相同。得到絳藍色的[Cu（OH）4]2-溶液。然后向其中加入原混合液總滴數（23滴）6倍（138滴）的水，振蕩后靜置。1天后傾斜試管觀察，試管底部和試管壁上是黑色或黑褐色的沉淀CuO（因分布多少和疏密不同，其顏色有所不同），從其上部看到液體由絳藍色變?yōu)闊o色。而實驗2中2號試管中的絳藍色溶液放置約10～40天，溶液顏色仍未改變，但其下部有很少量黑色沉淀出現，而且逐漸增多。
　　2 問題分析
　�。�1）實驗1中：①1號和2號試管中沉淀的顏色不同；②3號和4號試管中的沉淀，在加熱時產生的現象不同。說明1號和2號試管中的沉淀是不同物質。由資料[1]可知，Cu（OH）2受熱易分解，在溶液中加熱至80℃，就變?yōu)楹诤稚�的CuO。由此可以推知，4號試管中的沉淀是Cu（OH）2，進而可以推知2號試管中的沉淀也是Cu（OH）2。
　　3 歸納總結
　　由上述內容可知：
　�。�1）Cu2+與OH-反應的生成物隨時間、濃度、溫度的變化而變化。所以，其生成物有多種，Cu（OH）2只是其中之一。Cu（OH）2只能在一定時段內存在，是過渡性物質。
　�。�2）溶解度概念中，溫度是一定的。而在溶解性表中，又規(guī)定了其溫度為20℃。所以，在20℃時，對于Cu2+與OH-的組合：①如果兩種離子在混合液中的濃度一定，僅從時間變化的角度來審視，在溶解性表中的符號應該是“不（變）-”；②如果不考慮時間因素，僅從濃度變化的角度來審視，在溶解性表中的符號應該是“不（或）-”。而在實際教學中，在判斷復分解反應或離子反應能否進行時，兩種情況都是存在的。綜合起來，可以用“不，-”來表示。

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