对过氧化氢与铜反应的认识

化学教育（ｈｔｔｐ：／／ＷｗＷ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ）　２０１５年第９期　对过氧化氢与铜反应的认识　江岚段昌平　４３０３００）　（湖北武汉市黄陂一中摘要对ＨｚＯｚ与铜反应的条件问题，通过实验进行研究，得出的结论是：Ｈ。Ｏ　在酸性条件　下能氧化铜，铜在加热时能催化Ｈ。０２分解，铜离子（Ｃｕ　＋）在酸性条件并且加热的情况下能催　化Ｈ。Ｏ２分解。　关键词　铜　过氧化氢　氧化反应　催化剂　ＤＯＩ：１０．１３８８４／ｊ．１００３—３８Ｏ７ｈｘｊｙ．２０１３０３００１０　某地区一道联考题，其主要内容是：将光亮铜　丝投入用硫酸酸化的Ｈ　Ｏｚ溶液中，铜溶解，溶液　计测量液体温度。观察到当溶液温度升至３Ｏ℃时　铜丝表面开始产生气泡，随温度升高（８Ｏ℃，并　保持这个温度）产生气泡越来越多，此时，将１支　试管中的铜丝抽出（铜丝光亮），溶液中无气泡产　生，再将铜丝插入后，铜丝表面又有气泡产生。随　呈蓝色，写出反应时的化学方程式——。若将　铜置于Ｈ　ｏ　溶液中，可能看到的现象是　——；然后滴加稀硫酸，写出反应的化学方程　式——（其后内容略）。相关标准答案：Ｃｕ＋　后又将这支试管停止加热，随着溶液温度降低，产　生气泡速率减慢，直至停止。另１只持续加热的试　管，约经３～５　ｒａｉｎ后，铜丝表面产生气泡明显减　少，直至反应停止，此时浸入溶液中的铜丝表面仍　然光亮，反应停止后所得溶液均无色透明。用余烬　木条检验２支试管中产生的气体均可复燃。　１．４将Ｃ￣ＳＯ４置于Ｈ２　Ｏ２溶液中并加热　Ｈ２Ｏ　＋ＨｚＳ０　一ＣｕＳＯ　＋２Ｈ　Ｏ，铜丝表面变黑，　ＣｕＯ＋Ｈ２Ｓ０４＝ＣｕＳＯ４＋Ｈ２Ｏ。　看到此题后，就上述反应作了相关研究。　１实验过程及现象　１．１将铜丝置于硫酸酸化的Ｈ２　ｏ２溶液中　取２Ｏ　的Ｈ。ｏ。溶液１０　ｍＬ于１支洁净试管　中，滴加约１　ｍＬ　３　ｍｏｌ／Ｌ硫酸，将光亮铜丝置于　其中。开始看到铜丝表面产生少量气泡，随着反应　进行，产生气泡逐渐变多，继而反应变得汹涌，大　量液体冲出试管。随后反应平息下来，反应停止，　剩余溶液呈蓝色，未反应完的铜丝仍呈光亮，试管　取３Ｏ　的Ｈ。Ｏｚ溶液１０　ｍＬ于１支洁净试管　中，将少量蓝色硫酸铜晶体加入其中，晶体溶解，　溶液呈蓝色。除此外没有明显反应现象，再给溶液　加热（至８Ｏ℃）也无明显反应现象，滴加稀硫酸　时有少量气泡产生。　发热。后来再重复做实验，现象相同，将余烬木条　置于试管口，看到余烬木条迅速复燃。　再用盐酸酸化的Ｈ。Ｏ　溶液做与光亮铜丝反应　的对比实验，实验现象除溶液颜色为蓝绿色不同　外，其他均相同。　２实验结果分析　通过上述实验和查阅相关资料，得出以下　认识：　２．１铜在硫酸（或盐酸）酸化的Ｈ２　Ｏ２溶液中均　可反应　１．２将铜丝置于Ｈｚ　Ｏ２溶液中　取３０　的Ｈ。Ｏ。溶液１０　ｍＬ于１支洁净试管　中，将光亮铜丝置于其中，此时没有看到“铜丝表　面变黑”的现象，将其带回办公室继续观察，１　Ｈ。Ｏ。在酸性（硫酸或盐酸酸化）条件下其氧　化性显著增强（Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ　＋２ｅ一＝２Ｈ。Ｏ，Ｅ　＝　天，２天，半个月，浸在溶液中的铜丝仍然光亮，　溶液仍然无色。　１．３将铜丝置于Ｈ：ｏ２溶液中并逐渐加热　１－７８　Ｖ），其酸化溶液易将Ｃｕ氧化为Ｃｕ　。。（Ｃｕ２＋　＋２ｅ一一Ｃｕ，　一０．３４　Ｖ），反应的离子方程式　为：Ｃｕ＋Ｈ２０２＋２Ｈ＋＝Ｃｕ。＋＋２Ｈ２Ｏ。Ｈ２Ｏ２在非　取３Ｏ　的Ｈ　Ｏ。溶液各１Ｏ　ｍＬ于２支洁净试　管中，分别将光亮的一端绕成螺旋状的长细铜丝置　于其中，然后都用酒精灯缓慢加热试管，并用温度　＊通信联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕａｎｃｐ—ｈｐｙｚ＠１６３．ｃｏｍ　酸性条件下氧化性则较弱（Ｈ　Ｏｚ＋２ｅ一２ＯＨ一，　Ｅ　一０．８８　Ｖ；或Ｈ２Ｏ２—２ｅ一＋２０Ｈ一一２Ｈ２Ｏ＋　０２，　一０．１４６　Ｖ）［　，不能将Ｃｕ氧化为Ｃｕ抖，　２０１５年第９期　化学　教　育（ｈｔｔｐ：／／、＾唧．ｈＸｊｙ．ｏｒｇ）　所以将铜置于Ｈ：０　溶液中无明显反应现象。　２．２加热的Ｈ２　ｏ２接触铜表面可加快其分解　Ｈ　Ｏ　在通常情况下分解很缓慢，观察不到明　显现象。但加入ＭｎＯ。或含Ｆｅ抖、Ｃｕ　＋的酸性溶　据此回答下列问题：　（１）写出在酸性条件下ＨｚＯ。氧化铜丝的离子　方程式——。　（２）在上述实验（１）、（２）（加热时）中铜丝　表面均产生了大量气体，在该变化中铜丝所起的作　用是—式—液时均可加快Ｈ　０。分解；在通常情况下ＨｚＯｚ接　触某些金属表面，如Ｐｔ和Ａｇ也可加快其分解　２］。　上述实验证明，铜虽然在通常情况下不能加快　—。　，写出产生气体这一现象的反应方程　ＨｚＯｚ分解，但在加热的情况下可加快其分解，且　（３）在酸性条件下已知有下列反应：２Ｆｅ。＋＋　分解速率与溶液温度成正比。　值得注意的是：Ｈｚｏｚ在酸性条件下将铜氧化　时，由于反应放热和铜离子的生成，受热的铜丝和　生成的Ｃｕ。＋均可加快Ｈ　Ｏ　的分解。由于２者的　叠加作用，致使铜在酸性条件下被Ｈ。Ｏｚ氧化时产　生汹涌气泡并导致液体冲出试管。　３实验创新题的编制　由此看，编写上述题目的作者没有亲自动手做　实验，因此该题缺乏科学性。根据所做实验的情　境，命制了下列一道创新题。　［创新题］某校探究学习小组同学做了Ｈｚ０ｚ　与铜的有关探究实验：　（１）将铜丝置于用硫酸酸化的Ｈ　Ｏ。溶液中，　铜被迅速氧化，溶液变蓝；同时产生大量气体，经　检测该气体能使余烬木条复燃。　（２）将铜丝置于ＨｚＯｚ溶液中，没有气泡产　生，加热溶液时，观察到铜丝表面产生大量气体，　且气体能使余烬木条复燃。　（３）将胆矾晶体加入Ｈｚｏｚ溶液中，晶体部分　溶解，加热时晶体全部溶解，无气体产生，滴加稀　硫酸时，有气泡产生。　２Ｈ十＋Ｈ２Ｏ２—２Ｆｅ。＋＋２Ｈ２Ｏ；２Ｆｅ。＋＋Ｈ２Ｏ２—　２Ｆｅ抖－９　２Ｈ＋－９　Ｏ。十。写出上述反应的总反　应——。　（４）在氧化还原反应类型中，Ｈ　Ｏ。既可发生　氧化反应，又可发生还原反应，还可发生歧化反　应，结合上述探究实验，请举一例Ｈ　Ｏ。在该实验　中尚未发生的反应类型的反应——。　（５）１　ｍｏｌ　Ｈ。Ｏｚ分别在上述３类反应（氧化　反应、还原反应、歧化反应）中转移电子数目之比　为——。　参考答案：　（１）Ｃｕ－９Ｈ２Ｏ２－９２Ｈ＋一Ｃｕ　＋－９　ｒ　２Ｈ２Ｏ；（２）催化剂２Ｈ２Ｏ２　２Ｈ２０＋ｏ十　２＋　（３）２Ｈ２Ｏ２　２Ｈ２Ｏ＋Ｏ十；（４）Ｃ１２－９Ｈ２Ｏ２　—２ＨＣ１＋Ｏ２或２ＫＭｎ（）４＋３Ｈ２ＳＯ４＋５Ｈ２Ｏ２＝＝＝　２ＭｎＳＯ４－９Ｋ２ＳＯ，－９Ｏｚ千－９８Ｈ２Ｏ；（５）２：２：１。　参考文献　［１］　武汉大学分析化学教研室．分析化学（下册）．北京：人民　教育出版社，１９７７：３８４－－３８６　［２］　北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学无机化学教　研室．无机化学（下册）．４版．北京：高等教育出版社，　２００３．２９３