在常温下，金属锌是一种比较活泼的金属，能从溶液中将硫酸铜中的铜置换出来，然而锌在高温下具有很强的还原性，如果将锌粉与无水硫酸铜粉末混合加热时，反应十分剧烈，十分危险，笔者对此实验探究如下，以供同行借鉴。

一、实验步骤及现象

1.取锌粉与无水硫酸铜粉末按质量比约1：5混合均匀。

2.取一支约20cm长的玻璃管，一端封闭，用漏斗向玻璃管中加入锌粉与无水硫酸铜粉末的混合物，装满装实后封闭另一端。

3.用酒精灯给玻璃管加热，加热至红热状态时，发生了猛烈的爆炸，声音震耳欲聋，冒出一团火球，同时有大量的白烟生成。

二、实验结果分析

1.加热锌粉与无水硫酸铜粉末的混合物时发生了爆炸，是由于锌粉有较大的比表面积，具有很强的吸附性，能吸附一些气体，加热时被解吸出来，同时在加热的条件下，无水硫酸铜先分解为氧化铜和二氧化硫、三氧化硫、氧气，锌粉在高温下会迅速和氧化铜发生反应［1］，根据热力学定律也验证出这个反应为放热反应。查得相关数据见表1：［2］

表1 部分物质的ΔfHmθ和Smθ物质（状态）ΔfHmθ(kJ·mol-1)Smθ（J·mol-1·K-1)Zn 0 33.150 109 43.64 Cu 0 33.150 248.22 256.76 O2 0 205.138 42.63

锌粉和氧化铜发生反应的方程式为Zn+CuO======ZnO+Cu，由表1的数据，我们可以算出上述反应的生成焓是：ΔrHmθ=［-348.28+0-0-（-157.3）］kJ·mol-1=-190.98kJ·mol-1，也容易求出该反应的熵变是：ΔrSmθ=（43.64+）J·mol-1·K-1=1.01 J·mol-1·K-1=0.00101 kJ·mol-1·K-1，再根据吉布斯—亥姆霍兹公式：=ΔHmθ－TΔSmθ，由于ΔHmθ＜0、ΔSmθ＞0，所以一定小于0，该反应能自发进行。因为该反应的生成焓＜0，所以，此反应放出大量的热，使气体的体积迅速膨胀而发生爆炸。

2.爆炸后有大量的白烟生成，是由于锌粉在高温下夺取氧化铜中的氧生成了氧化锌，氧化锌在高温下升华而形成的。

3.该反应可用总的方程式表示为：Zn+2CuSO4======ZnO+2Cu+SO2↑+SO3↑+O2↑，其实，根据热力学定律也能验证出这个反应在一定温度下是能够发生的。由表1的数据，我们可以算出上述反应的生成焓是：ΔrHmθ=［-348.28+2×0+(-296.830)+(-395.72)+0-0-2×（-771.36）］kJ·mol-1=501.89kJ·mol-1，也容易求出该反应的熵变是：ΔrSmθ=（43.64+2×33.150+248.22+256.76+×109）J·mol-1·K-1=568.908 J·mol-1·K-1=0. kJ·mol-1·K-1，再根据吉布斯—亥姆霍兹公式：=ΔHmθ－TΔSmθ，如果该反应能自发进行，那么自由能变＜ 0，即=501.89kJ·mol-1-T×0. kJ·mol-1·K-1＜0，求得T＞882.20K，此温度酒精灯加热即可达到，反应即可进行。

4.此实验的危险性很强，反应十分剧烈，在没有防护的情况下，不可轻易尝试，否则，付出的代价是十分惨痛的。

在常温下，金属锌是一种比较活泼的金属，能从溶液中将硫酸铜中的铜置换出来，然而锌在高温下具有很强的还原性，如果将锌粉与无水硫酸铜粉末混合加热时，反应十分剧烈，十分危险，笔者对此实验探究如下，以供同行借鉴。一、实验步骤及现象1.取锌粉与无水硫酸铜粉末按质量比约1：5混合均匀。2.取一支约20cm长的玻璃管，一端封闭，用漏斗向玻璃管中加入锌粉与无水硫酸铜粉末的混合物，装满装实后封闭另一端。3.用酒精灯给玻璃管加热，加热至红热状态时，发生了猛烈的爆炸，声音震耳欲聋，冒出一团火球，同时有大量的白烟生成。二、实验结果分析1.加热锌粉与无水硫酸铜粉末的混合物时发生了爆炸，是由于锌粉有较大的比表面积，具有很强的吸附性，能吸附一些气体，加热时被解吸出来，同时在加热的条件下，无水硫酸铜先分解为氧化铜和二氧化硫、三氧化硫、氧气，锌粉在高温下会迅速和氧化铜发生反应［1］，根据热力学定律也验证出这个反应为放热反应。查得相关数据见表1：［2］表1 部分物质的ΔfHmθ和Smθ物质（状态）ΔfHmθ(kJ·mol-1)Smθ（J·mol-1·K-1)Zn 0 33.150 109 43.64 Cu 0 33.150 248.22 256.76 O2 0 205.138 42.63锌粉和氧化铜发生反应的方程式为Zn+CuO======ZnO+Cu，由表1的数据，我们可以算出上述反应的生成焓是：ΔrHmθ=［-348.28+0-0-（-157.3）］kJ·mol-1=-190.98kJ·mol-1，也容易求出该反应的熵变是：ΔrSmθ=（43.64+）J·mol-1·K-1=1.01 J·mol-1·K-1=0.00101 kJ·mol-1·K-1，再根据吉布斯—亥姆霍兹公式：=ΔHmθ－TΔSmθ，由于ΔHmθ＜0、ΔSmθ＞0，所以一定小于0，该反应能自发进行。因为该反应的生成焓＜0，所以，此反应放出大量的热，使气体的体积迅速膨胀而发生爆炸。2.爆炸后有大量的白烟生成，是由于锌粉在高温下夺取氧化铜中的氧生成了氧化锌，氧化锌在高温下升华而形成的。3.该反应可用总的方程式表示为：Zn+2CuSO4======ZnO+2Cu+SO2↑+SO3↑+O2↑，其实，根据热力学定律也能验证出这个反应在一定温度下是能够发生的。由表1的数据，我们可以算出上述反应的生成焓是：ΔrHmθ=［-348.28+2×0+(-296.830)+(-395.72)+0-0-2×（-771.36）］kJ·mol-1=501.89kJ·mol-1，也容易求出该反应的熵变是：ΔrSmθ=（43.64+2×33.150+248.22+256.76+×109）J·mol-1·K-1=568.908 J·mol-1·K-1=0. kJ·mol-1·K-1，再根据吉布斯—亥姆霍兹公式：=ΔHmθ－TΔSmθ，如果该反应能自发进行，那么自由能变＜ 0，即=501.89kJ·mol-1-T×0. kJ·mol-1·K-1＜0，求得T＞882.20K，此温度酒精灯加热即可达到，反应即可进行。4.此实验的危险性很强，反应十分剧烈，在没有防护的情况下，不可轻易尝试，否则，付出的代价是十分惨痛的。参考文献［1］ 戚万友.金属和金属氧化物热反应的实验探究［J］.化学教育，2009（4）：70［2］ 大连理工大学无机化学教研室.无机化学［第五版］［M］.北京:高等教育出版社，2011：674-689

文章来源：《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2020/1209/393.html