氢气还原氧化铜实验的改进
初中化学实验方案的改进与创新
初中化学实验方案的改进与创新氢气还原氧化铜演示实验的改进1．用一束细铜丝（除去绝缘层的废电线），制成2颗铜丝小团A、B，其中B小团留有长约20厘米的细铜丝2．将A、B铜丝小团先在酒精灯火焰上加热片刻，一会儿，铜丝表面由红色变成黑色（氧化铜）。
3．将A、B小团放入试管底部，使B小团的细铜丝一端留在试管外，如图2所示。
将试管固定在铁架台上，用氢气还原氧化铜。
用肥皂水区分软水和硬水实验药品软水、硬水、肥皂水实验仪器烧杯（2个）、玻璃棒实验步骤把肥皂水分别加到盛有软水、硬水的烧杯中，搅拌，观察两烧杯中产生泡沫的情况。
实验室制取蒸馏水实验药品硬水、肥皂水实验仪器铁架台（2个）、铁夹（2个）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管、锥形瓶、乳胶管（2根）、沸石（或碎瓷片）实验步骤：（1）在烧杯中加入约体积的硬水，再加入几粒沸石（或碎瓷片）以防止加热时出现暴沸。
（2）如图所示，连接好装置，使各连接部位严密不漏气。
（3）加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈，以防止液体通过导管直接流到试管里。
（4）弃去开始馏出的部分液体，收集到10mL左右蒸馏水后，停止加热。
（5）用肥皂水比较蒸馏前后的硬度变化。
自制简易净水器实验药品xx、活性炭实验仪器饮料瓶、纱布、小卵石、膨松棉、带导管的单孔胶塞实验步骤（1）取一个空塑料饮料瓶，剪去底部，瓶口用带导管的单孔胶塞塞紧。
（2）将瓶子倒置，瓶内由下到上分层放置洗净的膨松棉、纱布、活性炭等（如图所示）。
（3）试验净化效果。
探究最轻的气体氢气的性质实验药品肥皂水（或洗涤剂溶液）、碱石灰、氢气实验仪器球形管、尖嘴导管、烧杯、塑料筒、木条实验步骤1氢气流吹肥皂泡（1）如图所示，在球形管里装上碱石灰干燥剂。
（2）在导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制氢气流速，吹出肥皂泡。
（3）当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口。
观察现象。
2氢气在空气里燃烧（1）在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。
氢气高温还原氧化铜
氢气高温还原氧化铜一、氢气高温还原氧化铜的过程氢气高温还原氧化铜是一种常见的化学反应，其过程可以简述为将氧化铜与氢气在高温下进行反应，生成纯铜和水蒸气的反应。
具体的反应方程式为：2CuO + H2 → 2Cu + H2O在这个反应中，氢气起到还原剂的作用，将氧化铜中的氧原子还原为氧气。
由于氢气具有较高的还原性，能够与氧化铜中的氧原子发生强烈的化学反应。
氧化铜是一种氧化物，其中的铜离子与氧离子结合形成了CuO的化合物。
在高温下，氢气与氧化铜接触后，氢气中的氢原子能够与氧化铜中的氧原子结合，形成水蒸气。
同时，氢气中的氢原子也被还原为氢气。
这一反应过程中，氢气起到了还原剂的作用，将氧化铜中的氧原子还原为氧气，同时生成了纯铜和水蒸气。
三、氢气高温还原氧化铜的应用氢气高温还原氧化铜在实际应用中有着广泛的用途。
1. 金属冶炼：氢气高温还原氧化铜是一种常用的冶金方法，可以将氧化铜还原为纯铜。
这种方法广泛应用于铜冶炼过程中，能够高效地提取纯铜。
2. 催化剂制备：氧化铜作为一种重要的催化剂，常常需要通过还原来恢复其催化活性。
氢气高温还原氧化铜是一种常用的方法，可以还原氧化铜，使其恢复催化活性，用于各种催化反应中。
3. 燃料电池：氧化铜作为一种重要的电极材料，在燃料电池中有着广泛的应用。
氢气高温还原氧化铜可以制备出高质量的氧化铜电极材料，提高燃料电池的性能和效率。
4. 物理实验：氢气高温还原氧化铜是一种常用的实验方法，用于制备纯铜样品。
这种方法简便易行，能够得到高纯度的铜样品，适用于各种物理实验中。
氢气高温还原氧化铜是一种常见的化学反应，其过程简单而有效。
通过这种反应，可以将氧化铜还原为纯铜，并应用于金属冶炼、催化剂制备、燃料电池以及物理实验等领域。
对于深入理解氢气高温还原氧化铜的原理和应用，有助于我们更好地应用这一化学反应。
实验五-氢气还原氧化铜实验改进与创新设计
实验五-氢气还原氧化铜实验改进与创新设计实验五氢气还原氧化铜实验改进与创新设计指导老师：肖常磊实验评分：同组成员：曾丹瑜20132401067一、探究问题的提出氢气还原氧化铜的演示实验，在中学化学教学中是十分重要而又难度较大的内容。
其最佳效果是反应后能在试管底部附着一层光亮的铜镜。
但由于实验条件控制方面的问题，在课堂上，教师常常因时间所限，只能将反应的中间产物——砖红色的氧化亚铜误作金属铜展示给学生。
师专学生在进行教育实习时，课堂上也常常不能得到附着在试管底部的铜镜，而是粉末状、砖红色的氧化亚铜。
如何在课堂上能快捷、成功地演示氢气还原氧化铜的实验呢？笔者将就影响氢气还原氧化铜实验最大的因素——氧化铜的用量和使用方法作一研讨。
二、问题的解决设想分析：1、氢气还原氧化铜实验未能直接得到光亮的铜原因可能有两点：一，氧化铜为固体粉末，与氢气反应，反应需在固相、气相两相间进行，难度较大；二，铜的状态是粉末状，细小颗粒因吸光较多而观察不到铜单质的光亮颜色；三，氧化铜粉末量较多，难于被完全还原成铜，大部分被还原成氧化亚铜，铜单质含量较低，故主要呈氧化亚铜的砖红色。
2、实验时间较长，不利于中学课堂演示。
猜想：氢气还原氧化铜，氧化铜粉末堆积，中间的氧化铜与氢气接触不完全，导致反应速率慢，所需时间长。
解决设想：1、锌粒的选择：不宜用纯锌，因为纯锌与酸的反应速度较慢，相同质量的锌粒，圆粒的锌跟酸接触的面积要小于不规则形状的锌粒。
所以最好选用纯度不高、形状不规则的锌粒。
2、稀硫酸的浓度：实验表明，氢气还原氧化铜实验中，若用稀硫酸制备氢气，硫酸的浓度以20%或3mol·L-1为宜。
低于这个浓度，反应速度太慢；高于这个浓度，锌粒会钝化，反应速度也慢。
若用盐酸，浓度以5mol·L-1为宜。
3、氢气的净化：锌和稀硫酸作用后，气体中会含有少量水分,会影响实验效果，应除去。
所以，应将制得的氢气通过干燥剂氯化钙，便可得到较纯净的氢气。
氢气还原氧化铜吸热放热
氢气还原氧化铜吸热放热H2 + CuO = Cu + H2O0 -157.3 0 -241.8 kJ/molDelta H = -84.5kJ/mol < 0所以，是放热反应。
判断吸热反应和放热反应不能简单看是否需要加热。
此处加热是为了加快反应速率。
在氢气还原氧化铜实验中，往往得不到光亮的铜，实验后试管中残留的物质一般为无金属光泽的暗红色固体，久置于空气中会变黑。
该暗红色固体是什么物质？它是如何生成的？怎样才能得到光亮的金属铜？为解决这些问题，我进行了一系列探索和研究。
首先取两支试管，在一支中加入少许铜屑，另一支中加入少许暗红色固体，然后向两支试管中分别注入3ml稀硫酸，再将两支试管同时放在酒精灯上用小火加热1分钟，发现放铜屑的试管中无明显变化，而放暗红色固体的试管中，溶液的颜色由无色渐渐地变成了蓝色。
这组对比试验说明，铜屑在微热的条件下与稀硫酸不反应，而暗红色固体能与稀硫酸发生反应，由此可见，该暗红色固体不可能是纯净的铜。
那它会不会是铜和氧化铜的混合物呢？取两支试管，在一支中加入少许铜屑，另一支中加入少许暗红色固体，然后向两支试管中分别注入3ml无色的硝酸银溶液，充分振荡后发现，放铜屑的试管中，溶液的颜色逐渐由无色变成了蓝色，而放暗红色固体的试管中，溶液的颜色无明显变化，这组对比试验说明了铜屑能和硝酸银溶液发生置换反应Cu+2AgNO3=Cu（NO3）2+2Ag，使无色的硝酸银溶液变成了蓝色的硫酸铜溶液，而暗红色固体不能和硝酸银溶液发生置换反应，由此可见，暗红色固体的主要成分不可能是金属铜。
那它的主要成分究竟是什么呢？笔者认为，它的主要成分应该是氧化亚铜。
氧化亚铜为暗红色固体，不溶解于水，在潮湿的空气中能被缓慢氧化成氧化铜2Cu2O+O2=4CuO，在稀硫酸中能发生歧化反应Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O。
暗红色固体的性质与氧化亚铜的性质相吻合，所以说它的成分主要是氧化亚铜而不是铜。
H2还原CuO
关于氢气还原氧化铜实验的改进氢气还原氧化铜的实验是初中化学演示实验中比较重要的内容之一。
既是教师的演示实验, 又是学生的必做实验。
首先,我们应该对该实验有初步的了解。
此外，在做该实验时, 步骤繁琐且存在诸多不安全隐患。
该实验很有改进的必要。
采用下列方案一和方案二进行这一实验, 会使装置和操作大大简化。
采用方案三可使存在的不安全隐患得到一定的改善。
一、氢气还原氧化铜实验“三要三知”（一）要明原理，知现象1. 实验原理：氢气具有还原性。
反应的化学方程式为：2Cu + O2 2CuOH2 + CuO H20 + Cu 2. 实验现象：黑色物质逐渐变为光亮的红色，容器内壁有水滴生成。
（二）要懂操作，知后果1. 实验操作步骤可概括为：“先通氢，后点灯；撤了灯，继通氢”；也可形象地记忆为：“氢气，早出晚归”，“酒精灯，迟到早退”。
2. 后果：（1）若氢气未经验纯，加热时可能导致氢气发生装置的爆炸或盛有氧化铜的仪器炸裂；（2）若先加热后通入氢气，仪器内原有的空气与氢气混合受热，可能会发生爆炸；（3）若先停止通入氢气后撤去酒精灯，则会使生成的铜在热的条件下又被进入仪器内的空气中的氧气氧化，变为黑色的氧化铜，致使实验失败。
（三）要查装置，知原因该实验仪器安装时要把握四个要点：1. 仪器（试管）口应稍向下倾斜，是为了防止反应生成的水及药品里的湿存水在试管口处冷凝并倒流至仪器（试管）底部，而使仪器（试管）炸裂；2. 通氢气的导管要伸到仪器底部，是为了尽快将仪器内的空气排尽；3．装置不能加密封，是为了防止装置内的空气不能排出而与氢气混合，以及氢气过量而使装置内气体压强过大，导致爆炸等其它事情的发生；4. 铁夹应夹在仪器的中上部，便于加热。
（一）实验步骤:1. 把粗亮的铜丝正绕成螺旋状, 置于酒精灯外焰加热至红热状态, 使铜丝的螺旋部位有足够的黑色 CuO 生成。
2. 用集气瓶或锥形瓶集满一瓶纯氢气。
3. 把赤热的铜丝从酒精灯的火焰上取出稍冷, 让学生观察铜丝外表的黑色的氧化铜后, 迅速伸入倒置的集满氢气的集气瓶口, 可见到变黑的铜丝很快变成紫红色, 瓶壁有水珠出现; 随即取出, 铜丝又被氧化变黑, 再伸入集气瓶中, 铜丝又变红, 如此可以反复多次。
氢气的制取与性质实验的改进
氢气的制取与性质实验的改进氢气的制取和性质实验是人教版初中化学教科书中一个极为重要的实验，它不仅仅影响学生对氢气性质的掌握，而且也是液体固体反应的代表。
然而在课堂教学中，无论是老师的演示实验还是学生动手操作实验都存在以下问题：1.实验速率难以控制教材的实验装置难以控制反应速率，不能做到随时控制反应的开始与停止。
且在检验氢气的纯度时，肥皂水难以吹出泡泡，反应现象不明显，课堂教学效果不好。
2.实验步骤繁琐教材中氢气的制取、验纯及性质实验是分开的，步骤比较多，药品用量也多，容易造成浪费，不符合绿色化学的思想。
3.部分实验现象不明显在氢气的性质实验中点燃氢气的火焰是淡蓝色的，难以观察。
针对以上问题，本小组成员利用微型实验对实验进行了改进。
微型化学实验是一种使用微型仪器，以尽可能少的化学试剂来获取所需化学信息的实验方法与技术。
虽然它的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一甚至几千分之一，但其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等。
具体实验改进方案如下。
一、实验的改进1.实验用品微型仪器一套、注射器、木块、有孔塑料、板铜丝。
2.实验装置图（略去铁架台和铁夹）3.实验步骤（1）检查气密性（2）添加药品往1号具支试管中加入锌粒和铜丝（目的在于铜与锌粒构成原电池，加快反应速率），用注射器吸入一定量的稀硫酸；在2号具支U 型管中先放入少许的无水硫酸铜粉末，然后放入有孔塑料板，在塑料板上面铺满无水氯化钙固体；在3号具支试管底部放入适量的氧化铜，在凹槽地方放少许无水硫酸铜粉末；在4号试管口涂上一层肥皂水。
（3）按照上图连接好装置图。
往1号具支试管中注射稀硫酸，直到稀硫酸没过锌粒。
（4）检验气体的纯度和气体的性质a.待反应一段时间后，用点燃的火柴靠近4号玻璃管口，观察现象；b.在4号玻璃管口处点燃气体，并用一个洁净干燥的烧杯罩在上方，观察现象；c.点燃酒精灯，加热3号具支试管底部的氧化铜，观察现象。
（5）实验结束先熄灭酒精灯，继续反应通入气体直至试管冷却。
简析氢气还原氧化铜实验辨析及方法的改进
简析氢气还原氧化铜实验辨析及方法的改进根据“先通氢，后点灯、先取灯，后撤氢”等方法操作；反应后得到暗砖红色的细铜粉末，不易观察产物铜的浅玫瑰红色及金属亮光；而且产物颜色和氧化亚铜的暗红色及铜和氧化亚铜二者的混合物颜色混淆。
实验前后，反应体系颜色变化虽较明显，但产物颜色易混淆，真实感不强，给学生一个模糊的实验结果，使他们对化学实验产生疑虑，无形中就挫伤了他们的学习兴趣和热情。
不仅如此，这种操作方法编成口诀“一成不变”，虽能方便学生熟记，但它却大大地束缚了学生的思维和手足，不利于培养学生分析问题、解决问题以及进行实验操作的能力，所以对此我们应该采取方法进行改进。
1 操作方法的改进在实验开始之前，要先取约0.5 g的氧化铜粉末，做好实验的准备工作，然后将取到的实验药品放进一支干燥的试管底部，在实验装置的搭建过程中要严格按照实验装置图进行搭建，注意保证实验的气密性处于良好的状态之下。
然后再将取到的试验样品放置在小试管的中央位置，这时候需要注意的是一定不能要试管口被氧化铜粉末堵塞住，先向试管通入几秒钟的氢气进行排空处理，再对其使用酒精灯进行加热，加热1～2分钟之后，温度会持续上升至约350℃左右，这时候再向其中通入纯净的充足的氢气，随后反应程度不断加剧，放出大量的热量，反应体系的温度升的很高，使还原出来的铜粉末随即熔融成麦粒大小、具有明显金属亮光的铜粒（铜的熔点是1083℃）；当加热到一定程度后，试管的内壁会有部分水滴生成，实验的反应大约持续1分钟，之后再停止加热，但是要继续通氢气至试管冷却。
2 实验原理讨论及说明2.1 氢气还原氧化铜的反应为：300℃CuO（s）+H2（g）==== Cu（s）+H2O（g）经计算知，在350℃时，反应的ΔHф=-92 kJ·mol-1，反应放出的热量可使体系温度达到约2200 K，说明反应过程的确放出大量的热，致使反应体系的温度远远高于铜的熔点，所以，在反应的同时，得到的铜粉末随即熔融，冷却后得到块状铜粒。
氢气制取和氢气火焰加热还原氧化铜实验设计
总第342期2020年7月氢气制取和氢气火焰加热还原氧化铜实验设计潘国荣 白显圣 黄 诚摘 要：研究设计了一体化实验装置。
在装置中，将产生的氢气分为两个部分，一部分用于燃烧，另一部分用于还原氧化铜，直接利用氢气燃烧产生的火焰作为热源代替酒精灯加热还原氧化铜，能取得很好的实验效果。
关键词：氢气制取；氢气火焰；还原；氧化铜；实验设计作者简介：潘国荣，本科，正高级教师；白显圣，本科，高级教师；黄诚，本科，高级教师。
贵州省雷山县第三中学，557199基金项目：黔东南州2018年教育科学规划课题一般课题《基于核心素养的初中化学实验改进与创新应用研究》(编号：2018B081)。
一、实验设计的背景对比了初中化学三种教材版本[1-3]，发现在进行氢气制取及其性质实验时，如果按照人教版和仁爱版教材的内容使用大试管作为反应容器，那么携带的药品和仪器比较多且笨重，如两个铁架台就比较重，携带起来不方便。
做氢气还原氧化铜实验时，操作起来也比较麻烦。
粤教版教材中介绍过氢能源的优点，即氢气燃烧时释放出的热量非常高，是汽油的3倍多。
本文设计了一个一体化实验装置，向学生说明可以直接使用氢气燃烧时产生的火焰做热源，代替酒精灯火焰作为氢气还原氧化铜实验的加热源，效果同样好。
二、实验装置研究的过程在做氢气还原氧化铜实验的初期，把氢气分流出来还原氧化铜后，就无法正常点燃氢气了。
因此改变了分流氢气还原氧化铜的导管，将两头烧熔，使其进出气口变得很小，以便增加用来燃烧的氢气量，使氢气火焰连续足量。
由于从反应装置出来的氢气含有水蒸气，不能说明氢气还原氧化铜出现的水是氢气反应产生的，还是还原氧化铜生成的。
因此，选择用干燥管装无水氯化钙来干燥氢气，然后再进行燃烧和还原实验，从而完成实验装置的设计。
氧化铜以一段由0.8 mm 粗的铜丝绕成的螺旋形铜丝圈烧黑代替。
三、实验用品250 mL 锥形瓶1个、60 mL 分液漏斗1个、三孔橡皮塞1个、单孔小橡皮塞2个、干燥管2支(其中1支尾部弯曲大约90度)、90度玻璃尖嘴管1支、90度细口玻璃导管1支、12 mm ×70(或100) mm 规格小试管2支、锌粒1小瓶、浓度为1:3的稀盐酸1小瓶、0.8 mm 粗铜丝1段。
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氢气还原氧化铜实验的改进
1、概述
还原氧化铜实验是中学物理室常见的化学实验，也是广大学生探究实验能力的重要实践项目之一。
本文通过将催化剂由氨水改为氢气，以改进还原氧化铜实验过程：
2、实验过程
（1）准备实验器材：铜粉、碳酸钠、乳酸、对乙酰氨基酚、氨水和氢气。
（2）将适量铜粉和碳酸钠放入容器中，加入适量乳酸，搅拌均匀；
（3）加入对乙酰氨基酚，搅拌均匀；
（4）将容器连接到氢气源，利用氢气中的氢原子与铜粉上的氧气结合，减少氧化铜粉上的氧化物，从而达到还原的目的。
3、实验效果
将催化剂从氨水改为氢气的实验过程，较之以往使用氨水催化的实验更加简单，操作也更简便。
实验结果显示，使用氢气催化后，铜粉表面大量形成灰白色固体，表明氢气还原铜粉的实验效果良好。
4、理论分析
铜粉呈现出实验所见的灰白色，由此可知铜粉在实验过程中发生还原化学反应，即
2CuO2+2H2→2Cu+2H2O，即氧化物与氢气反应，产生铜离子，释放出还原气体水蒸气。
5、实验结论
利用氢气还原氧化铜的实验，能够更快、更有效地达到实验目的，同时能够简化实验操作，易于控制实验进程，获得良好的实验效果，适宜在常见试验室环境中进行。