在試管中加入一塊銅片，注入少量濃硫酸，加熱片刻。在試管口的溼潤的蘭色石蕊試紙變紅（SO2生成），未反應完的銅表面黑色的不溶物，試管底部還有少量的灰黑色的沉澱；將試管內的溶液倒入另一支盛有水的試管中很難觀察到溶液變藍。出現這種情況，一來沒有達到實驗的目的，二來在教學過程很難解釋實驗過程中出現的異常現象。其實那黑色的物質是CuS、Cu2S等硫化物，灰黑色的沉澱是CuS、Cu2S等與CuSO4的混合物。整個反應是在非水溶液中進行的，反應過程中生成的少量的水以水蒸氣釋放出，生成的CuSO4幾乎沒有水溶解而以白色沉澱出在試管中。反應後試管中的溶液幾乎都是濃H2SO4，被倒出稀釋的是H2SO4而不是CuSO4溶液，故很難觀察到溶液變藍。
在銅與濃硫酸反應實驗中，我們發現：銅片上總有大量黑色物質附著。這種黑色物質是什麼？在反應中起了什麼作用？
為了解決這個問題，我們作了下列實驗。
實驗
(1)仔細觀察銅與濃硫酸的反應，發現：開始給試管中的銅與濃硫酸加熱，無現象。反應是在有氣泡產生，隨之銅片表面變黑時開始的。當大量氣泡產生，體系達沸騰後，銅片表面的黑色物質不斷脫落，並在沸騰的溶液中由大到小，銅片表面繼續變黑。停止加熱，銅片上仍有黑色物質附著，試管底部有黑白相間的固體，溶液並無明顯的藍色。
(2)停止反應後，將銅片取出，用少許水洗滌。可見洗液呈明顯藍色。且銅片上黑色物質減少，但不能完全溶解。
(3)向(2)之黑色未溶物中加入氰化鉀溶液，則全部溶解。向此溶液中加入亞硝醯鐵氰化鈉，則溶液顯紫色，示有S2-。
(4)取少量(1)中清液，加水稀釋，無明顯藍色，加入濃氨水有[Cu(NH3)4]2+的藍色出現。用K4Fe(CN)6檢驗，有銅色Cu2Fe(CN)6沉澱生成，示有Cu2+。
(5)繼續加熱(1)試管中的濃硫酸及黑白相間物質，則固體物質有部分溶解現象。將未溶物按前面的程式操作，結果相同。
(6)將銅與濃硫酸反應時的氣體匯出，使之通入碘酸鉀溶液中，片刻後加CCl4並振盪，有單質碘的紫色出現，繼續通氣體，I2的紫色又褪去；將氣體通入品紅溶液中——品紅褪色，示有SO2氣體。將餘燼火柴放入氣體中，偶爾有閃點出現，示有少量氧放出。
分析
實驗(2)可認為黑色物質部分溶於稀硫酸，即有Cu2O或CuO存在。實驗(3)可認為黑色物質是Cu2S或CuS。實驗(4)可知銅與濃硫酸的反應，體系中游離的Cu2+不多。實驗(1)(5)(6)可知銅與濃硫酸的反應中有單質硫、氧氣、二氧化硫產生。
熱力學分析
用熱力學分析以上現象則結論更可靠。
1．對於簡單反應的熱力學分析
Cu與濃H2SO4的反應，如果有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S生成，則可能有下列反應發生：
①Cu+H2SO4==CuO+SO2+H2O
②2Cu+H2SO4==Cu2O+SO2+H2O
2Cu+2H2SO4==2CuS+2H2O+3O2
④4Cu+2H2SO4==2Cu2S+2H2O+3O2
這四個反應的熱力學計算結果，列於表1。
2．對於耦合反應的熱力學分析
表面看反應中Cu2S與CuS不能生成，但反應(3)、(4)均有氧產生，且濃硫酸加熱即有氧產生，而反應實際中，體系釋放出的氧又很少，那麼，下列反應在體系中一定發生(產物與①②相同)
⑤2Cu+O2==2CuOΔG=-258.8
⑥4Cu+O2==2Cu2OΔG=-301
按照反應的耦合觀點分析，則Cu2S、CuS可以產生。
所謂耦合，即是兩個或兩個以上體系透過各種相互作用彼此影響，以至聯合起來的現象。在化學中常把一個不能自發進行的反應和另一個易自發進行的反應耦合(這個易自發的反應能消耗掉非自發反應的某種產物)。從而構成一個可以自發進行的反應。
⑦8Cu+2H2SO4==2CuS+6CuO+2H2O
反應④+3×⑤：
⑨14Cu+2H2SO4==2CuS+6Cu2O+2H2O
反應④+3×⑥：
⑩16Cu+2H2SO4==2Cu2S+6Cu2O+2H2O
耦合反應的熱力學分析結果如表2。
由耦合反應的熱力學分析結果可知：
(1)根據反應的計量關係，在參加反應的濃硫酸量均相同的情況下，這四個反應中，反應⑩的ΔG負值最大，且反應掉的銅最多。因此，首先產生的黑色物質應是黑色的Cu2S與被黑色掩蔽的棕紅色的Cu2O的混合物。
(2)四個耦合反應的ΔG的順序差值(如-169.48與-104.08的差值)均略大於60kJ·mol-1。在反應⑩的反應趨勢相當大的情況下，⑨只能在反應進行到一定程度後發生，⑧的ΔG是負值，反應可發生，但因有⑩、⑨的制約，不太容易，⑦則不能發生。因此，體系中的黑色物質主要是Cu2S與Cu2O的混合物。
這個熱力學計算的結果與文獻中的粗略推斷，頗為一致。
3．Cu2S、Cu2O轉為CuSO4的熱力學分析銅與濃硫酸的反應很複雜。反應中有少量CuS、CuO生成，按前面的分析是不可避免的。這裡，CuO可溶於濃硫酸：
CuO+H2SO4==CuSO4+H2OΔG=-79.36kJ·mol-1
CuS可溶於熱的濃硫酸，從熱力學計算也可知：
CuS+2H2SO4==CuSO4+SO2+2H2O+S
ΔG=-2.28kJ·mol-1，ΔS＞O
升溫有利於反應向右進行。
現在分析一下主要產物Cu2S與Cu2O在濃硫酸中的溶解性。
Cu2O可溶於濃硫酸：
Cu2O+H2SO4==CuSO4+H2O+Cu
ΔG=-58.24kJ·mol-1
Cu2S在濃硫酸中的溶解較為複雜，下面是幾個反應的耦合式：
Cu2S+2H2SO4==CuSO4+Cu+S+SO2+2H2O
ΔG=30.42kJ·mol-1，ΔS=127.51Jmol-1ΔH=68.44kJ·mol-1t＞264℃時、反應可進行這個溫度在濃硫酸的沸點以下，可以達到。且，實際上反應中的產物SO2不斷逸出，此反應向右進行是可能的。但在一定時間內，反應、進行不完全。反應、進行的程度也遠不如⑨，⑩。這就是取出銅片後，我們仍看到有黑白(白色是S)相間的物質存在的主要原因。
綜上所述，銅與濃硫酸的反應，在體系內主要生成Cu2S、Cu2O。濃硫酸含水相當少，一價銅在幹態情況下較穩定，所以一定時間內在體系中溶解不完全。故體系中雖有CuSO4產生，但量不大，且不易生成CuSO4·5H2O及Cu2+。因此反應停止後，看不到二價銅水合物的明顯藍色。
參考資料：
在試管中加入一塊銅片，注入少量濃硫酸，加熱片刻。在試管口的溼潤的蘭色石蕊試紙變紅（SO2生成），未反應完的銅表面黑色的不溶物，試管底部還有少量的灰黑色的沉澱；將試管內的溶液倒入另一支盛有水的試管中很難觀察到溶液變藍。出現這種情況，一來沒有達到實驗的目的，二來在教學過程很難解釋實驗過程中出現的異常現象。其實那黑色的物質是CuS、Cu2S等硫化物，灰黑色的沉澱是CuS、Cu2S等與CuSO4的混合物。整個反應是在非水溶液中進行的，反應過程中生成的少量的水以水蒸氣釋放出，生成的CuSO4幾乎沒有水溶解而以白色沉澱出在試管中。反應後試管中的溶液幾乎都是濃H2SO4，被倒出稀釋的是H2SO4而不是CuSO4溶液，故很難觀察到溶液變藍。
在銅與濃硫酸反應實驗中，我們發現：銅片上總有大量黑色物質附著。這種黑色物質是什麼？在反應中起了什麼作用？
為了解決這個問題，我們作了下列實驗。
實驗
(1)仔細觀察銅與濃硫酸的反應，發現：開始給試管中的銅與濃硫酸加熱，無現象。反應是在有氣泡產生，隨之銅片表面變黑時開始的。當大量氣泡產生，體系達沸騰後，銅片表面的黑色物質不斷脫落，並在沸騰的溶液中由大到小，銅片表面繼續變黑。停止加熱，銅片上仍有黑色物質附著，試管底部有黑白相間的固體，溶液並無明顯的藍色。
(2)停止反應後，將銅片取出，用少許水洗滌。可見洗液呈明顯藍色。且銅片上黑色物質減少，但不能完全溶解。
(3)向(2)之黑色未溶物中加入氰化鉀溶液，則全部溶解。向此溶液中加入亞硝醯鐵氰化鈉，則溶液顯紫色，示有S2-。
(4)取少量(1)中清液，加水稀釋，無明顯藍色，加入濃氨水有[Cu(NH3)4]2+的藍色出現。用K4Fe(CN)6檢驗，有銅色Cu2Fe(CN)6沉澱生成，示有Cu2+。
(5)繼續加熱(1)試管中的濃硫酸及黑白相間物質，則固體物質有部分溶解現象。將未溶物按前面的程式操作，結果相同。
(6)將銅與濃硫酸反應時的氣體匯出，使之通入碘酸鉀溶液中，片刻後加CCl4並振盪，有單質碘的紫色出現，繼續通氣體，I2的紫色又褪去；將氣體通入品紅溶液中——品紅褪色，示有SO2氣體。將餘燼火柴放入氣體中，偶爾有閃點出現，示有少量氧放出。
分析
實驗(2)可認為黑色物質部分溶於稀硫酸，即有Cu2O或CuO存在。實驗(3)可認為黑色物質是Cu2S或CuS。實驗(4)可知銅與濃硫酸的反應，體系中游離的Cu2+不多。實驗(1)(5)(6)可知銅與濃硫酸的反應中有單質硫、氧氣、二氧化硫產生。
熱力學分析
用熱力學分析以上現象則結論更可靠。
1．對於簡單反應的熱力學分析
Cu與濃H2SO4的反應，如果有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S生成，則可能有下列反應發生：
①Cu+H2SO4==CuO+SO2+H2O
②2Cu+H2SO4==Cu2O+SO2+H2O
2Cu+2H2SO4==2CuS+2H2O+3O2
④4Cu+2H2SO4==2Cu2S+2H2O+3O2
這四個反應的熱力學計算結果，列於表1。
2．對於耦合反應的熱力學分析
表面看反應中Cu2S與CuS不能生成，但反應(3)、(4)均有氧產生，且濃硫酸加熱即有氧產生，而反應實際中，體系釋放出的氧又很少，那麼，下列反應在體系中一定發生(產物與①②相同)
⑤2Cu+O2==2CuOΔG=-258.8
⑥4Cu+O2==2Cu2OΔG=-301
按照反應的耦合觀點分析，則Cu2S、CuS可以產生。
所謂耦合，即是兩個或兩個以上體系透過各種相互作用彼此影響，以至聯合起來的現象。在化學中常把一個不能自發進行的反應和另一個易自發進行的反應耦合(這個易自發的反應能消耗掉非自發反應的某種產物)。從而構成一個可以自發進行的反應。
⑦8Cu+2H2SO4==2CuS+6CuO+2H2O
反應④+3×⑤：
⑨14Cu+2H2SO4==2CuS+6Cu2O+2H2O
反應④+3×⑥：
⑩16Cu+2H2SO4==2Cu2S+6Cu2O+2H2O
耦合反應的熱力學分析結果如表2。
由耦合反應的熱力學分析結果可知：
(1)根據反應的計量關係，在參加反應的濃硫酸量均相同的情況下，這四個反應中，反應⑩的ΔG負值最大，且反應掉的銅最多。因此，首先產生的黑色物質應是黑色的Cu2S與被黑色掩蔽的棕紅色的Cu2O的混合物。
(2)四個耦合反應的ΔG的順序差值(如-169.48與-104.08的差值)均略大於60kJ·mol-1。在反應⑩的反應趨勢相當大的情況下，⑨只能在反應進行到一定程度後發生，⑧的ΔG是負值，反應可發生，但因有⑩、⑨的制約，不太容易，⑦則不能發生。因此，體系中的黑色物質主要是Cu2S與Cu2O的混合物。
這個熱力學計算的結果與文獻中的粗略推斷，頗為一致。
3．Cu2S、Cu2O轉為CuSO4的熱力學分析銅與濃硫酸的反應很複雜。反應中有少量CuS、CuO生成，按前面的分析是不可避免的。這裡，CuO可溶於濃硫酸：
CuO+H2SO4==CuSO4+H2OΔG=-79.36kJ·mol-1
CuS可溶於熱的濃硫酸，從熱力學計算也可知：
CuS+2H2SO4==CuSO4+SO2+2H2O+S
ΔG=-2.28kJ·mol-1，ΔS＞O
升溫有利於反應向右進行。
現在分析一下主要產物Cu2S與Cu2O在濃硫酸中的溶解性。
Cu2O可溶於濃硫酸：
Cu2O+H2SO4==CuSO4+H2O+Cu
ΔG=-58.24kJ·mol-1
Cu2S在濃硫酸中的溶解較為複雜，下面是幾個反應的耦合式：
Cu2S+2H2SO4==CuSO4+Cu+S+SO2+2H2O
ΔG=30.42kJ·mol-1，ΔS=127.51Jmol-1ΔH=68.44kJ·mol-1t＞264℃時、反應可進行這個溫度在濃硫酸的沸點以下，可以達到。且，實際上反應中的產物SO2不斷逸出，此反應向右進行是可能的。但在一定時間內，反應、進行不完全。反應、進行的程度也遠不如⑨，⑩。這就是取出銅片後，我們仍看到有黑白(白色是S)相間的物質存在的主要原因。
綜上所述，銅與濃硫酸的反應，在體系內主要生成Cu2S、Cu2O。濃硫酸含水相當少，一價銅在幹態情況下較穩定，所以一定時間內在體系中溶解不完全。故體系中雖有CuSO4產生，但量不大，且不易生成CuSO4·5H2O及Cu2+。因此反應停止後，看不到二價銅水合物的明顯藍色。
參考資料：
參考資料：