對木炭還原氧化銅實驗的新認識

董旭剛

（陜西師范大學附屬中學 陜西西安，710062）

摘要

通過對“木炭還原氧化銅”實驗現(xiàn)象的仔細觀察，利用碳和二氧化碳在高溫條件下反應生成一氧化碳的原理，獲得一個一氧化碳還原氧化銅的新方法。

關(guān)鍵詞

木炭；氧化銅；一氧化碳

木炭還原氧化銅是義務教育階段一個比較難做的實驗，筆者在查閱文獻后發(fā)現(xiàn)大家過多的把目光集中在原料的用量比例、實驗裝置的改進以及加熱方式的優(yōu)化上，而忽視了一氧化碳對實驗的影響[1,2]。筆者對此實驗稍加改進發(fā)現(xiàn)這是一個很好的一氧化碳還原氧化銅的實驗。

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實驗原理

碳還原氧化銅生成的二氧化碳在高溫條件下繼續(xù)和過量碳反應生成一氧化碳。在試管中用木炭粉部分包埋表面被氧化的銅片，加熱后發(fā)現(xiàn)沒有被木炭粉包埋的那部分銅片表面也被還原。

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實驗用品

木炭粉、銅片、澄清石灰水、酒精燈、鑷子、試管、單孔塞、導管、橡膠管、止水夾、鐵夾、鐵架臺、燈罩、試管、燒杯、剪刀、火柴、木塊。

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實驗過程

3.1實驗步驟

3.1.1剪一塊1cm×5cm大小的銅片。在酒精燈上加熱至紅熱狀態(tài)，然后在空氣中自然冷卻，銅片表面被氧化成黑色的氧化銅。

3.1.2取約0.5g木炭粉裝入18mm×180mm試管，將步驟3.1.1中所得的銅片放入試管，使其一半左右的表面被木炭粉包埋。

3.1.3安裝儀器，如圖1所示。

圖1 一氧化碳還原氧化銅裝置

3.1.4充分預熱后，先加熱木炭粉包埋銅片的部分，可觀察到澄清石灰水變渾濁。后著重加熱未包埋部分，可觀察到銅片表面由黑色變成黃色。然后取出導管，用橡膠管套在導管口并用止水夾夾住，防止空氣進入試管。最后停止加熱，讓試管和其內(nèi)物質(zhì)自然冷卻。

3.1.5傾倒出試管內(nèi)的物質(zhì)，取出銅片，用清水沖洗，可觀察到銅片光亮如初。

3.2實驗現(xiàn)象分析

如表1所示。

另外，經(jīng)查氧化銅分解需要1105℃的高溫[3]，酒精燈火焰是達不到這個溫度的[4]。而且氧化銅受熱分解首先生成的是氧化亞銅和氧氣，氧化亞銅是磚紅色。所以此實驗排除氧化銅受熱分解的干擾。

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實驗注意事項

木炭粉應提前烘干；銅片一半左右的表面被木炭粉包埋；充分預熱；注意著重加熱未包埋部分的銅片；實驗后期注意防止倒吸及空氣進入；由于加熱時間稍長，部分裝置處于高溫狀態(tài)，所以操作時要防止燙傷。

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總結(jié)

在大試管中加熱被木炭粉部分包埋的表面被氧化的銅片，包埋部分主要發(fā)生的是木炭和氧化銅的反應，生成的二氧化碳一部分由導管溢出使澄清石灰水變渾濁，另一部分和木炭反應生成一氧化碳。未包埋部分的氧化銅被生成的一氧化碳還原，呈現(xiàn)光亮的黃色。

實驗中銅片表面的氧化銅的量很少。反應過程中產(chǎn)生的一氧化碳也是少量的，而且還與未包埋的氧化銅發(fā)生反應。尾氣中基本檢測不到一氧化碳，所以也就可以省去專門的尾氣處理裝置。此實驗不用單獨的一氧化碳發(fā)生裝置，節(jié)省了課前準備和課堂演示時間，整個操作比較簡單、方便，實驗現(xiàn)象明顯。

參考文獻

[1]李穎，杜晶晶.木炭還原氧化銅實驗改進2例[J].化學教育，2010(02)：71-72

[2]陳承聲，王欣，唐周漢.木炭還原氧化銅實驗成功的關(guān)鍵再探[J].化學教育，2010(02)：68-70

[3]朱洪法.精細化學品辭典[M],北京：中國石化出版社，2016：920

[4]錢揚義，陳健斌，吳宗志,等.在掌上實驗室探究酒精燈火焰溫度—得出不同的結(jié)論[J].化學教育，2003(01)：39-41

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