《木炭还原氧化铜》实验改进

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1、《木炭还原氧化铜》实验改进福建省厦门市翔安第一中学（361101）陈女婷洪兹田1原实验存在问题义务教育教科书化学九年级上册（人教版）第六单元《碳和碳的氧化物》课题1《金刚石、石墨和和C60》中[实验6-2]木炭还原氧化铜采用如下方法（如图1所示）：把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管，用酒精灯（可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯）加热混合物几分钟。然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上，观察现象并

2、分析。该实验装置简单，但实验成功率低，且耗时很长，难以达到预期效果，因此多数教师在实验中往往采用观看视频的方式“巧妙”地避开这一“烫手山芋”。按照上述方法进行实验，存在如下问题：1.1实验准备过程繁琐木炭要干燥且研磨得很细，且木炭与氧化铜要按照适当的质量比例（如1：10）配置混合得相当均匀；本实验需要在高温条件下进行，为了达到这一反应条件，通常用酒精喷灯代替酒精灯，或在酒精灯上加上灯罩，使火焰集中以提高温度；澄清石灰水装在试管中，需增加夹持固定装置。1.2实验现象不明显成功率低若不使用酒精喷灯或酒精灯

3、加热不加网罩．实验成功率低；木炭和氧化铜都是黑色粉末，还原出的铜是红色的，当反应物过量时，还原出的铜粉的红色会被黑色所覆盖，很难观察到铜粉的颜色；在把导管移出液面时，外界空气就会逆流回灼热的试管内，使刚生成的铜重新被空气中的氧气氧化为氧化铜而影响实验效果。1.3浪费实验药品实验所需药品质量较多，且不可重复使用，不符合绿色化学理念。1.4实验存在安全隐患停止加热前若不及时把导管移出石灰水液面，石灰水容易倒吸而使试管破裂，同时给混合物的分离造成困难。若用酒精喷灯加热，其加热温度过高；若用一般的试管加热，加

4、热太久容易使试管烧红穿孔甚至熔化。1.5实验耗时太长整个实验准备过程繁琐，耗时长，且反应后须等混合物完全冷却后才能从试管中倒出。2创新设计思路2.1实验药品的改进木炭还原氧化铜的实验是固体反应物间的反应，使用颗粒更小的反应物，可以增大反应物的接触面积，有利于反应的进行。改进后的实验用粉末状的活性炭代替块状的木炭，可以减少研磨的操作，同时提高反应速率。将下端绕成螺旋状铜线在空气中灼烧使下端变为黑色以获得氧化铜，以此新制的氧化铜（如图2所示）来代替原来的氧化铜粉末。绕成螺旋状可以增大反应物间的接触面积。2

5、.2实验装置的创新如图3所示，用具支试管代替大试管，将固体粉末加热改为竖直向上。将铜丝上端插入橡皮塞小头中间，伸入具支试管的底部，在活性炭的上方放一团棉花。具支试管的支管口与导管之间连接一段有弹性的橡皮管，并增加一个止水夹。将盛有澄清石灰水的试管换成小烧杯。2.3实验操作（1）取刚从铜导线上剥下来的崭新的1.0mm2铜线，在玻璃棒上绕成螺旋状，将铜线上端插入橡皮塞小头中间，同时使具支试管塞紧橡皮塞时螺旋状铜线能与具支试管底部接触。（2）连接好装置，检查装置的气密性。（3）将下端绕成螺旋状的铜线装在敞口

6、的试管内，用酒精灯火焰加热试管，直至下端螺旋状的铜线变成黑色的氧化铜。（4）将此黑色的氧化铜伸人20mm×200mm的具支试管的底部，往具支试管内加入已预先热处理的活性炭粉末，直至活性炭粉末完全覆盖黑色的螺旋状“铜线”，并在上方塞一团棉花，塞紧橡皮塞，把导管末端伸人盛有澄清石灰水的小烧杯。（5）打开止水夹，用酒精灯给具支试管加热，等导管不再向石灰水中冒气泡时，先用止水夹及时夹紧橡皮管再移走酒精灯。（6）稍微冷却后取出带铜线的橡皮塞，放人冷水中，洗去表面的炭粉，观察到下端原本黑色的氧化铜又变成红色的铜。

7、3创新点评析3.1实验操作简便快捷不用研磨木炭；不用称量氧化铜和木炭的质量；不需要混合氧化铜和木炭；将固体粉末加热改为试管竖直向上，直接用酒精灯加热即可（无需用酒精喷灯或在酒精灯上加上灯罩）；将盛有澄清石灰水的试管换成小烧杯，不用夹持固定，验证操作更方便；实验后的铜线只需稍微冷却后即可取出，不必等混合物完全冷却后才从试管中倒出混合物。3.2实验现象明显成功率高通过对比上端红色的铜线和下端灼烧生成的黑色的氧化铜的颜色，有利于增强学生对铜和氧化铜二者颜色的记忆；生成的铜容易与表面附着的活性炭分离，易于观察

8、到铜的颜色。3.3节约药品剩余的活性炭可以继续使用，实验后的铜线可以循环使用（理论上铜线质量不会损耗），节约了药品，符合绿色化学理念。3.4实验安全将固体粉末加热改为试管竖直向上，可以避免使用酒精喷灯时加热温度过高使试管熔化；用一团棉花隔离，可以避免活性炭粉喷人导管内而发生堵塞现象；先关闭止水夹再移走酒精灯，既能避免实验结束后石灰水倒流，又能阻止空气中的氧气进入，防止生成的铜重新被氧化。3.5增进学生对木炭还原氧化铜原理的理解通过补充铜与空气中的氧气反应