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1、安徽教具8一、改进实验名称：碳还原氧化铜实验的研究杨道华 1 蒯世定 21 安徽省合肥市第五十五中学 合肥 2300112 安徽省合肥市教研室 合肥 230001二、改进实验目的人教版九年级化学上册 P107 页用木炭还原氧化铜的实验，在教材中该实验是采用经烘干的木炭粉 末和氧化铜粉末共同加热来进行的。木炭还原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。学生是从这个实验 中开始接触还原反应，为九年级化学下册金属的冶炼和将来的生活实践做了一个铺垫，因此该实验在整个 化学学习中是一个很重要的实验。教师在实际教学中都会或多或少感到一点“头痛”， 反应消耗时间多， 需要温度高，反应现象又不明显。那么，怎样才能
2、尽可能缩短实验时间，怎样才能在课堂的简单条件下， 使反应现象尽可能的明显呢？本人结合自己实验演示不断积累和学生的大胆猜想下进行了一系列科学探 究，摸索出几种效果非常明显、操作简单的方法，特别是在探索中极大的调动了师生探究的热情，充分体 验了化学生活化、实验化的学科特点。三、实验仪器及试剂 仪器：小试管六个，带单孔橡皮塞的导气管一个，弹簧夹一个，酒精灯（有改进），试管夹一个，火柴， 木条。药品：氧化铜、铜绿、木炭粉、HB铅笔芯、蜡烛、澄清石灰水。四、改进实验思路、尝试与选择 尝试 1、用干冷的坩埚罩在蜡烛火焰上方收集新制的炭黑或大排档锅底灰或树枝不完全燃烧的烟炱来尝 试与氧化铜粉末反应。实验结果
3、： 该实验的还原效果不太明显，难以使炭黑与氧化铜充分接触，有待进一步研究改进。 实验反思：虽然这个尝试目前效果不行，但学生从中真切感受到含碳物质不完全燃烧生成炭黑等物质 的过程，有助于学生对如何使含碳燃料充分燃烧的理解（见课本第七单元）。了解了用炭黑还原氧化铜的 不足之处，筛除此种方法。配图尝试2 选用不同规格的铅笔芯（1B6B）来尝试与氧化铜粉末反应实验结果：该实验的还原效果比较明显，特别是铅笔芯越粗、石墨含量越大效果越明显。 实验反思：学生从不同含量石墨的实验效果中体验到科学探究的成功与失败的价值，有助于学生对将来的科学研究积累实际的经验。特别是从石墨含量多少影响还原氧化铜效果的选择中体验
4、科学创新的价值。配图：建议使用1B铅笔芯来还原氧化铜。fiW尝试 3、选用蜡烛等含石蜡或沥青来和氧化铜粉末反应实验结果：该实验的还原效果非常明显，特别是石蜡效果很明显，瞬间反应结束。实验反思： 虽然该方法不是碳单质的还原，而且同时有许多烟尘和水生成，需要对这些副产物的干扰 影响进行排除。但老师恰恰可以由此启发学生从中认识工业生产中环境保护的重要性，同时真实体验到火灾现场浓烟滚滚的场景，在他们今后的人生生活中一切都应当以环境为第一的国民意识和自我保护意识。建议使用石蜡来还原氧化铜，筛除沥青来还原。配图：尝试 4、选用铜绿分解生成的新制氧化铜来和上述含碳物质（木炭粉、石墨、石蜡）来反应 实验结果：
5、 选用铜绿分解生成的新制氧化铜和石墨、石蜡反应还原氧化铜，条件简单，反应效果明显 实验反思：这个改进实验让学生深刻理解：反应物间接触面积越大、越充分，反应越简单、反应的速 度就越快，反应效果就越明显，特别是石蜡一遇到新制的氧化铜，瞬间就生成红色的铜让学生体验科学创 新的巨大成就。最终选定铜绿和石蜡反应还原氧化铜。配图：五、实验操的作部分实验仪器装置图及仪器的组装说明方法一 木炭与氧化铜的还原实验1. 把木炭放在研钵里，研磨成极细的粉末。按1： 12的质量比称取木炭和氧 化铜，放在研钵里搅拌半分钟，使两者充分研细混匀。2. 取干燥的小试管，在试管里放2g上述混合物，用高温酒精灯先均匀加热，然后集
6、 中加热反应物。3. 随着反应的进行，澄清的石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳。4. 反应放出的热量足以维持反应的进行时，管底的反应物开始发红。这时移去酒精灯， 剧烈的放热反应在几秒钟内很快蔓延到管内所有反应物，使它发出红光。5. 反应停止后，生成的铜在二氧化碳气氛中逐渐冷却到室温时，看见试管内红色的固 体。交流讨论：1、碳与氧化铜的质量比用于还原氧化铜的碳粉通常有木炭、炭黑、活性炭、石墨四种，经过许多老师的研 究和我们的实验证实，其还原效果从木炭到石墨依次降低。究其原因，木炭粉含杂质量 多，部分杂质能够激活了碳的化学性质。因此，还原氧化铜通常采用新制的木炭粉，效 果最好。碳还原氧化铜从纯净物理
7、论质量比例应该是，当C ： CuO = 1 ： 13.26时，恰好完全 反应生成铜和二氧化碳，如果氧化铜过量，则易生成氧化亚铜。我们通过实验认为：用 干燥好的新制木炭粉和氧化铜粉，其比例在1： 9、1： 10、1： 11时，都能取得良好的 效果。2、充分混合研磨按照干燥的新制木炭粉和氧化铜粉质量比1 ： 10比例称量好后，放在研钵里反复研 磨，让固体混合物混合均匀，研磨成细细的粉末，放在试剂瓶里备用（要密封好）。3、用高温酒精灯加热 实验时取木炭粉和氧化铜的混合物1-2药匙，放在小试管里，组装好装置（试管口向 上），用高温酒精灯加热。实验室里普通燃烧酒精的浓度比较低，含水量比较高，使普通酒精灯
8、的温度不高， 向其中加入适量的 95%的酒精，再在酒精灯上加入酒精灯防风罩，则温度可以达到 750850C。这样大大提高了酒精灯的温度，达到了较高的温度，可以把这样的酒精灯 称为高温酒精灯。方法二 选用铜绿和木炭粉、铅笔芯、石蜡按照课本实验顺 序来进行混合加热来实验：1、选用木炭粉和铜绿粉末混合加热（按 1：18 质量比）。如图：2、选用不同规格的铅笔芯（1B6B）来尝试与铜绿粉末混合加热。（按1： 18质量比）如图：3、选用蜡烛等含石蜡的物质来和铜绿粉末混合加热.（按1： 18质量比）如图：六、实验改进的意义1、反应条件比较简单：克服了以往该实验条件比较高、不易操作成功的不足，特别是改用石蜡
9、还 原后不需要依赖实验前的复杂准备：木炭是否要烘干、研碎、与氧化铜充分混合；加热的酒精灯是否改进 或改用酒精喷灯。2、反应现象非常明显：解决了以往该实验现象的不明显、甚至是氧化亚铜的干扰，特别是改用石 蜡还原后得到非常明显的单质铜。3、反应速度非常快 ：改用石蜡还原铜绿分解新制的氧化铜后速度明显加快，使学生了解了不同状态 下反应速度快慢的差异。4、实验创新的过程价值该改进实验最大的意义不是实验本身的成功，而是在于学生和老师真正参与科学探究的过程的价值。 该实验是在一系列课本素材和习题练习过程中发掘而来，并在连续几届学生参与、改进、创新而来。学生 从不同的实验效果中体验到科学探究的成功与失败的价值，有助于学生对将来的科学研究积累实际的经验。 探索尝试中极大的调动了师生探究的热情，真切的体验了化学生活化、实验化的特点。科学不能停留在思想中，科学也不停留在言谈中，科学应当是将生活中闪现出的思想火花，将生活中 闪现出的言谈火花转化成科学探究的步伐，科学才能不断进步。从这段时间的探索中，真正体会到科学素 养的价值，师生合作中培养了敦厚的情感。
