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谈钠与硫酸铜溶液的反应

时间:2008-10-16 12:41   来源:    作者:何清松  点击:次  所属专题： 硫酸铜 金属钠

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       钠与硫酸铜溶液反应在许多教辅书都会说：“钠与硫酸铜反应不会置换出铜，原因是钠先与水反应放出氢气，同时生成氢氧化钠，氢氧化钠再与硫酸铜溶液反应生成氢氧化铜沉淀。”我对于这种解释不以为然。

 

      首先我认为钠与硫酸铜反应是会置换出铜的！只不过是量比较少而已。原因有以下几点：第一，在金属活动顺序表中，钠排在铜的前面，从理论上讲钠可以置换出铜；其次，铜离子的氧化性强于氢离子的氧化性，即根据氧化还原反应的“优先律”，还原剂应首先跟氧化性较强的氧化剂反应，也就是钠先与硫酸铜反应。

 

      但是我们在做实验时发现现象并非如此，而是产生了蓝色絮状沉淀和少量黑色物质，分析其原因主要有以下几点：

 

      1.CuSO­₄溶于水时会电离出Cu­­­­­²⁺和SO₄^2-，在溶液中水也会发生微弱电离，电离出H⁺和OH^-，Cu­­­­­²⁺和OH^-结合生成Cu(OH)₂，H⁺会与SO₄^2-结合生成H₂SO₄，此反应会迫使水的电离平衡向右移动，即相当于发生了CuSO₄+2H₂O== Cu(OH)₂+H₂SO₄反应（此种反应一旦电离平衡，无论改变任一反应物量都不会发生平衡移动，除非改变某一反应混合物中某一离子的量，才会发生平衡移动，当然CuSO­₄不会完全发生此反应，所以在配制浓度较大的CuSO­₄溶液时，会发现CuSO­₄溶液显酸性），此反应是一个动态平衡，因此不能单纯地说此溶液中存在的物质是什么，当某一瞬间溶液中存在大量CuSO­₄时，H₂SO₄和Cu(OH)₂的量则相对较少，由于Cu²⁺被水分子包围，没有裸露的Cu²⁺与钠反应，所以要想钠与水反应，必须首先“清除”水分子，在“清除”水分子时生成了氢氧化钠和氢气，由于氢气将钠“托”起，使得钠与裸露Cu²⁺接触几率再次降低，尽管如此仍会有少量的Cu²⁺会被还原，生成的部分铜在刚被还原时由于钠与水反应放热又被氧化为CuO，这就是产生黑色沉淀的原因之一。当某一瞬间中存在大量Cu(OH)₂时，则CuSO­₄的量相对较少，溶液中有大量的裸露的H⁺（相当于来自H₂SO₄），当钠投入水中时，钠将H+还原为H₂(当然也有钠与水反应产生的)，同时由于温度升高，一部分Cu(OH)₂便生成CuO，这也是产生黑色沉淀的原因，同时由于消耗H⁺会使CuSO₄+2H₂O== Cu(OH)₂+H₂SO₄此反应发生平衡移动，即由于H₂SO₄的量减少，Cu(OH)₂便可显现出来，这样也不利于钠与硫酸铜反应。

 

         2.钠与硫酸铜反应的有效反应是Cu²⁺+2Na===2Na⁺+Cu,因而要顺利反应，必须存在大量的裸露的Cu²⁺，但由于CuSO₄溶于水时会有大量水分子将Cu²⁺包围，同时由于Na的密度比水小，会浮在表面进行反应，此时Cu²⁺无法摆脱水分子的束缚因而不能冲破水分子进行反应，（当然对于酸来说，水的电解非常弱，而且H⁺在电离时，H⁺既可单独存在于溶液中，也可形成水含氢离子，H⁺未被水分子包围，因而在Na与酸反应时可以先和酸反应再和H₂O反应），所以反应机率又大大减小，即使如此仍可有Cu²⁺被还原。

 

        总之，置换出的铜很少，但这并不违背氧化还原反应的优先律。正是由于以上多种原因的干扰，钠与硫酸铜反应才不会顺利置换出铜。

 

(责任编辑：化学自习室)

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