? ? ? ? ? ?硫酸銅和硫代硫酸鈉反應(yīng)的研究過(guò)程

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? 在2020年我剛接觸到這個(gè)實(shí)驗(yàn)，也是從別的up主的視頻看到的，但他只是拍了現(xiàn)象沒(méi)有寫(xiě)具體的原理。

? 這個(gè)反應(yīng)的現(xiàn)象我大概說(shuō)一下，將過(guò)量的硫酸銅溶液與硫代硫酸鈉溶液混合，溶液開(kāi)始變成綠色，靜置6個(gè)小時(shí)后硫開(kāi)始慢慢析出這時(shí)燒杯壁和底部都有硫的析出，同時(shí)反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放二氧化硫氣體這就是初步的觀察結(jié)果。那就會(huì)有人問(wèn)道反應(yīng)體系應(yīng)該會(huì)有銅元素的存在，在觀察過(guò)程中沒(méi)見(jiàn)到有關(guān)于銅元素的化合物任何的特征呢，別著急這才是重點(diǎn)也是最麻煩的問(wèn)題。

? 我曾經(jīng)拍過(guò)一期的視頻就是這個(gè)反應(yīng)產(chǎn)生的硫單質(zhì)為什么點(diǎn)不著，給這個(gè)硫單質(zhì)加熱硫單質(zhì)會(huì)迅速變黑這里并不是表面變黑，而是一塊固體全部變黑沒(méi)有看到硫燃燒產(chǎn)生獨(dú)特的藍(lán)色火焰，雖說(shuō)有二氧化硫的氣味但很少很少。

? 我又拿三根試管分別做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將這個(gè)綠色的溶液取2ml分別滴入三根試管，進(jìn)行水浴加熱通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明在溫度升高到50℃及以上溶液迅速變黑并沒(méi)有看見(jiàn)硫單質(zhì)的產(chǎn)生靜置后試管中沉積著黑色的物質(zhì)。在20℃-40℃水浴加熱沒(méi)有明顯的現(xiàn)象。

? 我對(duì)這個(gè)綠色溶液有兩種猜想

1.是某種綠色的絡(luò)合物，由于銅元素很容易與其他原子和原子團(tuán)發(fā)生配位，亞銅離子絡(luò)合沒(méi)有綠色的但關(guān)于二價(jià)銅離子綠色絡(luò)合就比較多比如硫酸銅與亞硝酸鈉的絡(luò)合就是綠色的，高銅就不用想了這個(gè)反應(yīng)體系產(chǎn)生不了高銅。

2.是由于顏色的融合產(chǎn)生的綠色，這個(gè)體系中有二價(jià)銅離子還有硫單質(zhì)，這個(gè)反應(yīng)的硫都析出后剩下的液體是藍(lán)色的硫酸銅，就好比那個(gè)四氯合銅絡(luò)離子，氯化鈉和硫酸銅的絡(luò)合反應(yīng)，混合后是綠色的溶液，但我們都知道四氯合銅絡(luò)離子其實(shí)是黃色的，綠色的產(chǎn)生是因?yàn)樗穆群香~絡(luò)離子的黃色和四水合銅絡(luò)離子的藍(lán)色融合，黃色+藍(lán)色=綠色。用這個(gè)例子來(lái)想這個(gè)反應(yīng)硫單質(zhì)是黃色的四水合銅絡(luò)離子是藍(lán)色的，那是不是也是黃色+藍(lán)色=綠色。這個(gè)猜想我之前還是這么認(rèn)為，直到昨天我在b站看到一個(gè)視頻是高錳酸鉀和硫代硫酸鈉的反應(yīng)雖然這個(gè)視頻沒(méi)有拍攝完整但能看到紫色褪去變成墨綠色的溶液。高錳酸鉀肯定會(huì)被硫代硫酸鈉還原成二價(jià)錳離子，二價(jià)錳離子是無(wú)色的體系中也沒(méi)有藍(lán)色的物質(zhì)所以按照我第二個(gè)猜想應(yīng)該是產(chǎn)生不出綠色的。

? 這是我目前對(duì)這個(gè)綠色

溶液的研究，那我們拋開(kāi)這個(gè)綠色溶液，我們來(lái)想想那個(gè)黑色物質(zhì)到底是什么。

? 這個(gè)體系中金屬元素只有銅元素那么這個(gè)黑色物質(zhì)肯定是銅的化合物，咱們現(xiàn)所學(xué)過(guò)的銅的化合物氧化銅，硫化銅，硫化亞銅，氧化亞銅。氧化亞銅（Cu2O）它是一種磚紅色物質(zhì)所以我們首先排除它，那就就剩下三種黑色的銅類化合物。

? 我首先取了一些硫磺將它們加熱成黑色物質(zhì)，向這些黑色物質(zhì)加入非氧化性酸溶液沒(méi)有任何顏色，黑色沉淀也沒(méi)有消失所以排除氧化銅（CuO）和硫化銅（CuS），隨后我們又在非氧化性酸中滴入1ml3%的過(guò)氧化氫（H2O2）溶液變藍(lán)色了，所以我們可以判斷黑色的物質(zhì)是硫化亞銅（Cu2S）。

? 大學(xué)化學(xué)書(shū)中提供了這樣的一個(gè)離子方程式

2Cu^2+ + 2S2O3^2- + 2H2O=Cu2S↓+S↓+ 2SO4^2- + 4H^+

這個(gè)方程式證明了我的猜想。

? 我目前認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)類似于雙水解

S2O3^2- + 2H2O=（可逆）H2S2O3+2OH^-

H2S2O3=SO2↑+S↓+2H2O

Cu^2+ + 2H2O=（可逆）Cu（OH）2+2H^+

但我并不知道硫化亞銅是怎樣產(chǎn)生的，以上就是我目前對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的研究成果和疑問(wèn)。

研究協(xié)會(huì)：BC化學(xué)研究協(xié)會(huì)

研究人：黃羿博