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1、- -木炭复原氧化铜韦春莉 在加热的条件下，木炭能够从氧化铜里把铜置换出来。这是向初三学生提醒碳具有复原性的重要的演示实验。中学化学课本对这一实验的反响物具体用量，实验步骤和操作方法，都没有详细说明，经历缺乏的教师很难掌握。人们对木炭复原氧化铜实验的研究说明：影响该反响的因素涉及多方面。而我们小组继续探索此实验是希望在一般条件下，找出影响该实验的最关键的因素，从而简化操作，提高实验成功率。实验控制在以下条件进展：反响物纯度一样；反响物研磨细、混合均匀；试管用普通大试管。我们主要对反响物是否枯燥、反响热源以及称取炭的质量对实验的影响进展研究。我们小组一共进展了五次实验，现对这五次实验分别做总结反
2、思。实验一：试管规格：20150ram硬质试管反响物：木炭粉 氧化铜粉末 MC：MCu =l：7反响物颗粒大小：研磨很细(肉眼观察无小炭粒反光)混合物质量：4克堆积形式：用玻璃棒把混合物铺在试管底部并轻轻压实热 源：酒精灯加热时间：5分钟反响时间：无实验操作：1、 烘干炭粉：放在蒸发皿中用酒精灯焰加热，边加热边搅拌，直到不再有黑色粉尘上吹时，继续加热十分钟，即可看到有红色燃烧点如图一，此时可停顿加热。图一，炭粉烘干的标志：出现红色燃烧点2、 烘干氧化铜，除去其中的水，大约烘五分钟。3、 用天平称取烘干后的0.5克木炭粉和3.5克氧化铜粉末混合研细至粘研钵壁为止。4、 将混合物放入枯燥试管中并堆
3、积压实。按教材装好仪器。5、 用酒精灯预热后集中对试管底部加热。实验现象： 正常情况下，加热到两分钟左右就应该能观察到明显的实验现象试管底部出现熔岩状物质，继续加热立即火星四射，大量二氧化碳喷薄而出，澄清石灰水变浑浊且二氧化碳与空气中的水气接触后呈雾状盘旋于石灰水上方，反响剧烈。但这次实验过程中没有观察到明显变化，除了试管底部的混合物由黑色变为棕色如图二，试管壁上附着水珠。待试管冷却后将混合物倒出来，没有观察到有金属光泽的铜颗粒，只有混合着黑色反响物粉末的砖红色粉末氧化亚铜如图三。图二，试管底部的棕色块状物 图三，氧化亚铜，砖红色粉末实验反思：在加热之后发现试管壁上附着了大量的水雾，我们猜想实
4、验失败的原因可能是试管事先没有经过烘干，试管内的水气影响实验；也可能是酒精灯火焰的温度太低，且酒精灯火焰不稳定，热量供给不集中而导致实验不能被引发；还可能是混合物质量太少，不能铺满大试管底部，混合物在试管底部呈散装，无法被堆积压实如图四，导致热量的传导和保温效果不好。图四，混合物不能铺满试管底部，无法被堆积压实因此我们在控制其他实验条件不变的前提下分别对以上三个因素进展了实验探究。实验二：实验条件和操作步骤同实验一，但在装入药品前先将试管烘干，使反响物保持枯燥。实验现象：实验过程中没有观察到明显变化，除了试管底部的混合物由黑色变为棕色氧化亚铜，靠近导管一端的试管内壁上依然附着少量水珠如图五。待
5、试管冷却后将混合物倒出来，没有观察到有金属光泽的铜颗粒。图五，靠近导管一端的试管内壁上附着了少量水珠实验反思：烘干后的试管加热过程中在靠近导管的试管壁上依然附着了少量水珠，但并不影响反响物，反响物是枯燥的，因此在用酒精灯加热的实验条件下，虽然排除了水气这一因素对实验结果的影响，但仍得不到预期的实验结果。实验三：实验条件和操作步骤完全同实验二，实验现象也一样，进一步说明在用酒精灯加热的实验条件下，即使除去水气也不能使实验成功。实验四：实验条件和操作步骤同实验二，但把酒精灯换成了煤气灯，用更高的火焰温度集中加热。实验现象：加热到两分钟左右 就观察到明显的实验现象，试管底部出现熔岩状物质如图六，继续
6、加热立即火星四射，大量二氧化碳喷薄而出，澄清石灰水变浑浊且二氧化碳与空气中的水气接触后呈雾状盘旋于石灰水上方如图七，反响剧烈。待试管冷却后将混合物倒出来，观察到有大量砖红色物质生成，同时生成了少量有金属光泽的铜金属粉末如图八。图六，试管底部的熔岩状物质 图七，二氧化碳大量喷薄而出，盘旋于石灰水上方 图八，砖红色物质和少量铜金属粉末实验反思：煤气灯外层煤气燃烧完全，火焰呈淡紫色，温度可达800900，比酒精灯外焰的约600的温度要高很多。实验结果说明反响所使用的热源是影响实验成败的关键因素。实验所用氧化铜过量，温度过高，会进展以下反响：C+2CuO=加热=2Cu+CO24CuO=高温=Cu2O氧
7、化亚铜+O2氧化铜高温会分解这就可以解释为什么会产生大量砖红色的氧化亚铜粉末。反响物配比应该是比较适宜的，可能是所用的反响混合物质量太少，煤气灯的火焰温度太高，使少量的混合物温度很快到达高温，促使氧化铜大量分解。实验五：实验条件和实验步骤同实验四，但将木炭粉和氧化铜粉末的质量分别增大一倍。实验现象：加热到五分钟左右 观察到明显的实验现象，试管底部出现熔岩状物质如图九，继续加热立即火星四射，大量二氧化碳喷薄而出，澄清石灰水变浑浊且二氧化碳与空气中的水气接触后呈雾状盘旋于石灰水上方如图十，反响剧烈。待试管冷却后将混合物倒出来，观察到生成了大量带金属光泽的块状金属铜和金属铜颗粒如图十一、十二。 图九
8、，试管底部熔岩状物质 图十，二氧化碳喷薄而出图十一，块状金属铜 图十二，金属铜颗粒实验反思：将实验五与实验四比照，实验五几乎没有生成砖红色粉末，说明质量大了虽然升温慢，却有利于得到准确的实验结果。且反响混合物的质量多使实验现象更明显，有利于学生观察。总的来说：用煤气灯比用酒精灯好，假设无煤气灯，可在酒精灯灯芯部位套一个铁丝做成的网罩，以提高酒精灯加热的温度；在用煤气灯或改进的酒精灯作热源的情况下，质量多比质量少的好，但要注意控制总量不要超过8克，反响混合物量如果太多，那么反响的放热就多，温度就高，那么玻璃试管可能被熔化烧穿。可惜当时做实验时，时间不允许，否那么我们应该再做一个用煤气灯加热但反响
9、物不枯燥的比照实验来说明水气对实验结果的影响，使实验探究结果更具说服力。实验四和实验五的反响物残渣中的黑色粉末：可能是碳和氧化铜没有完全反响就停顿了加热，还可能的原因是装置的气密性不好，空气进入试管中，而使铜被氧化成氧化铜。要完成该实验要注意以下几点： 氧化铜与碳的配比：由化学方程式计算，氧化铜与碳的质量比应当是131，在实际操作中，氧化铜粉与炭粉的质量比以限制在(711)1的范围内效果较好。比例过高，氧化铜不能完全反响，现象不明显；比例过低，碳粉有剩余，遮盖了铜的紫红色。 反响物要研细混匀。为了使氧化铜和木炭这两种反响物充分接触，要把刚烘烤过的木炭放在研钵中研细，再参加氧化铜，一起混匀，能否混合均匀是本实验成败的关键之一。酒精灯的改进：由于氧化铜的熔点为1026，铜的熔点为1083，一般的玻璃酒精灯外焰温度为600，远远达不到反响所需的温度。因此，必须改进酒精灯，提高灯焰温度。具体改进为:：(1)灯蕊选用棉纱线，并使灯帽上灼蕊呈菊花状,以增大火焰断积。 (2)在灯蕊上插两根导热性好、熔点较高的细金属丝，金属丝一端伸入灯体酒精液面下2cm，另一端高出灯蕊4cm左右。这样酒精灯一点燃即传热给灯蕊上的金属丝,金属丝内部传热使灯体内酒精挥发更快，极大提高了灯焰温度。 (3)外罩拨焰器：拨焰器可用铁丝网卷成圆筒代替使火力集中，灯焰平衡，并适当提高了灯焰温度。. 优选-
