氢气和一氧化碳还原氧化铜实验反应机理的探究
氢气还原氧化铜教学设计
学生分组进行氢气还原氧化铜实验
教师指导，学生操作
掌握实验操作技能，观察实验现象
观察与分析
观察实验现象，记录数据
观察、记录、讨论
观察氢气还原氧化铜的实验现象，理解反应过程
分析实验现象，得出结论
提问、讨论、总结
分析实验数据，得出氢气还原氧化铜的结论
巩固练习Байду номын сангаас
完成相关练习题，巩固所学知识
练习、讲解
巩固氢气还原氧化铜的实验原理和实验操作
拓展延伸
比较氢气、一氧化碳、木炭还原氧化铜的实验
讨论、比较
拓展知识面，理解不同还原剂还原氧化铜的异同
实验总结
总结实验步骤、实验现象和实验结论
总结、讨论
回顾实验过程，巩固所学知识
布置作业
完成课后作业，预习下一课内容
布置作业、预习
巩固所学知识，为下一课做准备
氢气还原氧化铜教学设计
教学环节
教学内容
教学方法与手段
教学目标
导入新课
回顾氢气的制备方法和氧化铜的性质
提问、讨论
激发学生兴趣，回顾相关知识，为新课做准备
讲授新知
氢气还原氧化铜的反应原理
讲解、演示
掌握氢气还原氧化铜的反应方程式和反应条件
实验器材和实验步骤
展示实验器材，讲解实验步骤
熟悉实验器材和实验流程，为实验操作做准备
氢气还原氧化铜的实验
氢气还原氧化铜的实验氢气还原氧化铜的实验其实是个挺有趣的事情，听着就让人想要一探究竟。
我们得有氧化铜，听上去很高大上，其实就是铜跟氧结合起来的产物，像是铜跟氧气谈了个恋爱，结果结婚生了孩子。
氧化铜是一种黑色粉末，拿在手里，有点儿像煤球，没啥特别的。
要准备氢气，大家都知道，氢气可轻了，轻得就像天上的气球，飘飘欲仙的。
把这两个搞定，就可以开始实验了，真是让人期待。
在实验开始前，得先把一小撮氧化铜放在一个耐高温的小瓷坩埚里，嘿，这就像给氧化铜准备了个小家。
然后，拿出氢气，哇，这可不是随便能得来的，得通过一些化学反应才能弄出来。
有点儿像厨师做菜，得先准备好所有的材料，才能大展身手。
氢气轻轻地流进坩埚里，瞬间，氧化铜就开始跟氢气“亲密接触”了。
咱们就像看着一对情侣开始约会，心里既紧张又期待。
随着温度慢慢升高，实验开始变得神奇。
氧化铜的黑色外衣在加热下逐渐褪去，仿佛是在脱掉旧衣服，露出里面那闪亮的铜色。
这个变化就像是变魔术，让人目不暇接。
实验室里气氛一下子热烈起来，感觉就像是过节，大家都在看这场“变身秀”。
真是奇妙，氧气跟氢气经过一番斗智斗勇，最终氢气取得了胜利，把氧气赶走了，留下了纯铜，真是令人感叹。
这个实验不仅有趣，还有着满满的科学意义。
看，这就是化学的魅力，简单的反应背后却藏着无尽的道理。
氧化铜的还原反应，不仅让我们见识到了元素之间的微妙关系，更像是一场探索未知世界的冒险。
每一步都让人忍不住想要深入了解，去揭开更多的秘密。
像是打开了一扇窗，让新鲜空气扑面而来，心情也随之豁然开朗。
在实验的过程中，也有一些小细节得注意，别一不小心把实验搞砸了。
操作时可得小心翼翼，生怕把这份美好的化学反应搞得一团糟。
要保持实验室的整洁，就像是把自己的房间打理得妥妥的，才能让人心情愉悦。
氢气是易燃的，操作时最好还是不要大意，安全第一，这可是科学实验的基本原则。
想想，万一搞砸了，岂不是太可惜了。
当实验完成，看到那闪亮的铜，心里简直乐开了花，真是“功夫下得好，收获自然多”。
氢气还原氧化铜实验中的现象
氢气还原氧化铜实验中的现象
氢气还原氧化铜实验是一种常见的化学实验，它的目的是通过氢气还原氧化铜，观察
实验现象，并通过化学方程式描述实验过程。
该实验主要有以下几点现象。
首先，当将氢气通入装有氧化铜的干燥管时，氧化铜开始变色，从黑色转变为红棕色。
这是因为氢气与氧化铜反应，生成水和纯铜，并伴随氧化铜的还原。
其次，实验过程中产生了氢气的气泡，并且装置中的压力会不断升高。
这是由于氢气
与氧化铜反应时，会产生大量的气体。
由于氧化铜的还原速度较快，反应生成的气体不断
释放，导致管内压力升高。
然后，在实验结束时，干燥管内不再冒出气泡，压力也降至初始状态。
这表明氢气已
经完全反应，氧化铜已经被还原。
此时可以观察到氧化铜被还原成纯铜的颜色，呈现出明
亮的金黄色。
最后，可以通过化学方程式描述氢气还原氧化铜的反应过程：
CuO + H2 → Cu + H2O
由此可见，该实验是通过氢气与氧化铜的反应，将氧化铜还原为纯铜的过程。
在该过
程中，产生了气泡和变色等现象，这些现象可以帮助我们更直观地理解氢气还原氧化铜的
反应过程。
氢气、碳、一氧化碳还原氧化铜实验比较
4.木炭粉与氧化铜粉末混合加热，若把产生的气体通入澄 清的石灰水中，可以看到澄清的石灰水 变浑浊 ，证明有 CO2 生成，待冷却后将试管内的粉末倒在纸上观察，可 看到有 红 色物质生成，这是 Cu 。这个反应说 明碳在高温下有 还原 性，此反应的化学方程式 为 C+2CuO===2Cu+CO2↑
高温
氢气、木炭、一氧化碳还原氧化铜
的比较
无色无味， 密度最小， 难溶与水
无色无味， 密度比空气 略小，难溶 于水
点燃
大多是黑色 固体
点燃
C+O2==CO2
点燃 2H2+O2==2H2O
2CO+O2==2CO2
点燃
2C+O2==2CO
加热
CuO+H2==Cu+H2O CuO+CO==Cu+CO2
加热
2CuO+C==2Cu+CO2↑
。
7.小雨同学提出一个问题：：“碳燃烧时可能生成CO2，也可能生 成CO，那么碳与氧化铜反应生成的气体也有多种可能?” 【猜想】碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有CO2②只有CO③既 有CO2，又有CO． 【查阅资料】浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇C02无变化，遇微量 CO会变成蓝色． 【方案设计】通过上述资料和已有知识，小雨初步设想用浸有磷钼 酸溶液的氯化钯试纸和澄清的石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体 进行检验．根据小雨的设想，请你完成填空： (1)若试纸不变色，石灰水变浑浊，则只有CO2； (2)若试纸 变色，，石灰水不变浑浊，则只有CO ； (3)若试纸 变色，，石灰水 变浑浊 ，则既有CO2，又有CO
பைடு நூலகம்
则气体x中一定有
加热
还原氧化铜实验报告
一、实验目的1. 理解还原反应的基本原理和实验方法；2. 掌握氢气还原氧化铜的实验操作技巧；3. 观察还原反应的现象，加深对还原反应的理解；4. 了解还原反应在工业生产中的应用。
二、实验原理氧化铜（CuO）是一种黑色固体，具有氧化性。
在加热条件下，氧化铜可以被还原剂还原成金属铜。
本实验采用氢气作为还原剂，通过加热使氧化铜与氢气发生反应，生成金属铜和水。
反应方程式如下：CuO + H2 → Cu + H2O三、实验仪器与试剂1. 仪器：酒精灯、铁架台、铁夹、试管、玻璃棒、镊子、石棉网、集气瓶、导管、止水夹等；2. 试剂：氧化铜粉末、氢气、蒸馏水。
四、实验步骤1. 将少量氧化铜粉末放入试管中，用玻璃棒轻轻搅拌均匀；2. 将试管固定在铁架台上，用铁夹夹住；3. 用导管将氢气通入试管，同时用酒精灯加热试管底部；4. 观察试管中氧化铜粉末的变化，记录实验现象；5. 实验结束后，关闭止水夹，收集生成的金属铜，并用蒸馏水洗涤；6. 将洗涤后的金属铜放在干燥处晾干；7. 对实验数据进行整理和分析。
五、实验现象1. 在加热过程中，试管中的氧化铜粉末逐渐变红，表明氧化铜被还原；2. 生成的水蒸气在试管口凝结成水滴；3. 实验结束后，收集到的金属铜呈红色，表面光滑。
六、实验数据与结果分析1. 实验数据：在实验过程中，观察到氧化铜粉末变红，水蒸气凝结成水滴，金属铜呈红色；2. 结果分析：本实验成功实现了氧化铜的还原反应，表明氢气是有效的还原剂。
在加热条件下，氧化铜与氢气发生反应，生成金属铜和水。
实验结果与理论预期相符。
七、实验结论1. 氢气可以作为氧化铜的还原剂，在加热条件下实现氧化铜的还原反应；2. 本实验成功制备了金属铜，实验现象明显，操作简便；3. 通过本实验，加深了对还原反应的理解，为今后相关实验奠定了基础。
八、实验注意事项1. 实验过程中，注意安全，防止烫伤和火灾；2. 加热试管时，要用石棉网垫底，防止试管直接接触火焰；3. 实验结束后，及时关闭止水夹，防止氢气泄漏；4. 实验过程中，观察实验现象，做好记录。
氧化还原氢气实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 通过氢气还原氧化铜的实验，加深对氧化还原反应基本概念的理解。
2. 掌握实验操作技能，如加热、通氢气等。
3. 分析实验数据，探讨氢气还原氧化铜反应的机理。
二、实验原理氧化铜（CuO）是一种黑色固体，具有氧化性。
在加热条件下，氢气（H2）可以还原氧化铜生成铜（Cu）和水（H2O）。
该反应可表示为：CuO + H2 → Cu + H2O该反应是一个典型的氧化还原反应，其中氧化铜作为氧化剂，氢气作为还原剂。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：干燥的硬质大试管、酒精灯、铁架台、试管夹、导管、水槽、胶头滴管。
2. 试剂：氧化铜粉末、氢气、蒸馏水。
四、实验步骤1. 将干燥的硬质大试管倾斜安装于铁架台上，使管口略向下倾斜。
2. 用纸槽或药匙向试管底部铺一层薄薄的氧化铜。
3. 将试管倾斜安装，确保氧化铜均匀分布在试管底部。
4. 点燃酒精灯，对试管进行加热，使氧化铜逐渐被还原。
5. 同时，用导管将氢气通入试管，观察反应现象。
6. 当氧化铜全部被还原成铜时，停止加热和通氢气。
7. 观察试管内铜的颜色变化，并记录实验数据。
五、实验结果与分析1. 实验现象：在加热过程中，氧化铜逐渐被还原成铜，试管内出现红色固体。
随着反应的进行，试管内气体颜色逐渐变浅，直至无色。
2. 实验数据：实验过程中，记录了氧化铜还原成铜的时间、试管内气体颜色变化等数据。
根据实验结果，分析如下：1. 氢气在加热条件下可以将氧化铜还原成铜，说明氢气具有还原性。
2. 氧化铜在加热条件下具有氧化性，可以氧化氢气生成水。
3. 氢气还原氧化铜反应为放热反应，反应过程中产生热量。
六、实验讨论1. 氢气还原氧化铜反应的机理：该反应为氢气将氧化铜中的氧原子还原成铜原子，同时氢气被氧化成水。
2. 实验过程中，加热和通氢气的时间对实验结果的影响：加热时间过短，氧化铜不能完全被还原；加热时间过长，可能导致试管破裂。
通氢气时间过短，氧化铜不能充分反应；通氢气时间过长，可能导致氢气在试管内积聚，存在安全隐患。
氢气、碳及一氧化碳的还原性(整理)
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载氢气、碳及一氧化碳的还原性(整理)地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容氢气、碳及一氧化碳还原氧化铜的探究注意：在做氢气还原氧化铜实验中，出现下列三种异常现象：①事先已检验证明，通入盛CuO 试管中的H2是纯净的，在加热时试管中出现了爆呜声，②在试管中有亮红色物质出现时，试管底部出现破裂现象，③试管中CuO 变红后又渐渐变成黑色。
试从操作和装置等方面分析出现上述现象原因？①②③例题1、将符合如图装置设计意图的序号填入括号中．设计意图：①说明CO具有还原性．②既说明CO具有可燃性，又充分地利用了能源．③说明CO氧化后的产物是CO2．④有效地防止了有剧毒的CO对空气的污染．其中符合的是（）2、实验室用氢气还原氧化铜的实验步骤如下：①向试管里通氢气②检验氢气纯度③给盛有氧化铜的试管加热④停止加热⑤继续通氢气直到试管冷却．其正确的操作顺序是（）4．除掉空气中的氧气可采用的方法是（）A．使空气通过灼热的焦炭B．使空气通过灼热的氧化铜C．使空气通过灼热的铜网D．将空气点燃5．要除去CO2中混有的少量CO，最好的方法是将混合气体（）A．点燃B．通过水 C．通过灼热CuO D．通过澄清石灰水6．有一包由氧化铜和木炭组成的黑色混合物，其质量为10克。
将其置于硬质试管中加热到高温，使它们充分反应，反应结束后测得固定的质量减少了2．2克，则原来混合物中木炭的质量可能是（）①0．6克②l．2克③2．2克④2．0克A．①② B．②③ C．③④D．①④7. 有化学反应2M + 3C = 4Fe + 3CO2↑，其中物质M的化学式为，此反应中发生还原反应的物质的化学式为，还原剂是。
氢气还原氧化铜的化学方程式氢气还原氧化铜的实验
氢气还原氧化铜的化学方程式氢气还原氧化铜的实验
氢气还原氧化铜的化学方程式为H2 + CuO= Cu + H2O。
反应现象为黑色粉末逐渐变成光亮的红色物质，同时试管口有水滴生成。
在该反应中,氧化铜发生还原反应,它被还原，判断的依据是氧化铜失去氧而变成铜单质，含氧物质里的氧被夺去的反应是还原反应。
氢气还原氧化铜的化学方程式
氢气还原氧化铜（置换反应）
H2 + CuO= Cu + H2O
现象：黑色粉末逐渐变成光亮的红色物质，同时试管口有水滴生成。
1、在该反应中,氧化铜发生还原反应,它被还原，判断的依据是氧化铜失去氧而变成铜单质，含氧物质里的氧被夺去的反应是还原反应。
2、在该反应中,氢气夺取氧化铜里的氧,跟它化合成水。
氢气发生氧化反应,物质跟氧结合的反应是氧化反应。
相关知识点：（1）实验开始时，应先通入一段时间氢气，目的是赶走试管内的空气;（2）实验结束后，应先拿走酒精灯，后撤走氢气导管，目的是防止新生成的铜与空气中的氧气结合，又生成氧化铜。
氢气还原氧化铜的实验
氢气加氧化铜在加热条件下生成铜和水。
反应现象为黑色粉末逐渐变成光亮的红色物质，同时试管口有水滴生成。
在该反应中，氧化铜发生还原反应，被还原成铜单质。
同时，该反应也是置换反应，即氢气与铜发生了置换。
在做该实验时要注意：试管口一定要向下，这是为了防止反应生成的水流回试管底部，引起试管炸裂；实验开始时，应先通入一段时间氢气，目的是赶走试管内的空气；实验结束后，应先拿走酒精灯，后撤走氢气导管，目的是防止新生成的铜与空气中的氧气结合，又生成氧化铜。
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氢气和一氧化碳还原氧化铜实验反应机理的探究
作者：唐辉封享华李朝碧武小玲
来源：《化学教学》2016年第09期
摘要：探究实验分别测定了氢气和一氧化碳还原氧化铜实验中氧化亚铜的产率。
结果表明：氧化亚铜的产率随加热过程呈现先增大后减小的趋势。
氧化亚铜的存在对实验观察和判断有一定的影响。
实验时使用带防风罩的酒精灯进行加热，并适当加大通气速率及减少氧化铜的用量，有利于缩短反应时间。
关键词：氢气；一氧化碳；还原氧化铜；反应机理；实验探究
文章编号：1005–6629（2016）9–0057–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题的提出
中学化学教学中涉及木炭还原氧化铜[1]、氢气还原氧化铜[2]、一氧化碳还原氧化铜[3]等多个氧化铜还原实验。
关于这些实验的反应机理，大学《无机化学》教科书及有关化学手册中难以见到相关的介绍，在包括期刊在内的其他中文文献中，氢气还原氧化铜、一氧化碳还原氧化铜的反应机理也未见报道，对于木炭还原氧化铜实验的反应机理，钱亚兵[4]等人在2002年发表的文献中有（1）～（2）式的表达，但没有给出确切的产物中存在Cu2O的实验佐证，更无中间产物Cu2O变化规律的研究报道。
由于中学教师对该实验的反应机理认知来源不足，导致教师和学生仅按中学教科书中的反应方程式去理解这些反应，认为实验中Cu（Ⅱ）的还原产物仅为单质铜。
该实验的反应究竟是一步完成？还是存在着（1）～（2）式类似的反应机理？中间产物Cu2O的产率有多高？产率随加热过程有何变化规律？Cu2O的存在是否会影响实验现象的观察和判断？这些问题在一些中学教师的认知中，可能是不够清晰的。
上述问题解决的关键是要有恰当的Cu2O的分析方法，课题组在提出了新的Cu2O分析方法的基础上，通过测定反应过程中Cu2O的产率，着重研究了氢气、一氧化碳还原氧化铜实验中，中间产物Cu2O的产率随加热时间的变化规律，并试图全面阐明上述问题。
这些问题的解
决有助于中学教师了解这些反应的反应机理，认清反应的基本规律，澄清错误的认识，有助于实验教学的成功。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
仪器：电子天平、酒精灯、硬质试管、铁架台、恒温鼓风干燥箱、50mL烧杯
试剂：CuO、Zn粒、草酸、浓硫酸、浓盐酸、EDTA、氢氧化钠、KSCN（以上均为分析纯试剂）、蒸馏水
2.2 实验方法
CO、H2的制取方法：CO采用浓硫酸在加热条件下催化草酸分解并用氢氧化钠除去二氧化碳来制备；H2的制取则采用Zn粒与稀硫酸反应。
通过调节反应条件使CO与H2的生成的气流速率相近，并与通常的演示实验的状况相当。
CO、H2还原CuO的实验方法：称取m（CuO）（约1.2g）于一支洁净干燥的硬质试管（试管质量先称量）底部，均匀铺平，固定在铁架台上，将CO或H2通入试管底部，一段时间后点燃酒精灯加热，并开始计时，一定时间后停止加热，冷却，称量产物及试管的总质量，计算产物总质量m（产物），产物用于测定Cu2O的含量。
实验重复三次，实验数据为三次实验的平均值。
2.3 Cu2O含量的分析方法
将冷却后的产物从试管中倒于滤纸上，用玻璃棒混合均匀，取m（样品）（0.2g）于
50mL烧杯，加入7.0mL 6.0 mol·L-1盐酸，搅拌溶解，直到无黑色固体（约需4～5min）。
将溶液过滤至另一50mL烧杯中，然后用10mL 0.6 mol·L-1盐酸少量多次洗涤滤纸。
快速搅拌下，在滤液中缓慢加入浓度为0.15 mol·L-1 EDTA，浓度为1.4 mol·L-1 NaOH的混合溶液25.0mL，再用1.4 mol·L-1 NaOH溶液调节到EDTA沉淀消失，并保证pH处于3.5～5.5范围内（pH试纸检验），加入1.0mL 5.0 mol·L-1 KSCN溶液。
此时，溶液中出现白色沉淀，陈化24小时。
过滤，用蒸馏水洗涤，将滤纸置于103～105℃恒温箱中干燥2小时，称量，得到m （CuSCN）（过滤前，滤纸先称量）。
3 实验结果与讨论
3.1 CO、H2还原CuO实验产物中Cu2O的测定
表1的数据表明，无论是CO还是H2还原CuO的实验，产物中均检测到了Cu2O的存在，且Cu2O的产率都呈现先增大后减小的趋势；加热过程中，物质的性状也呈现相似的规律，随加热时间的增加黑色粉末含量逐渐减少，直到看不到黑色，以后看到的都是砖红色粉末，但砖红色逐渐变得更明亮（Cu2O含量越来越少，单质Cu越来越多）。
因此，Cu2O在产物中的存在，会在一定程度上对实验现象的观察和判断有影响。
两个实验也有差异，CO还原CuO实验中黑色消失时的加热时间是1.5min，Cu2O产率最大（24.3%）时的加热时间为1.5min，而H2还原CuO的实验中，黑色消失的加热时间是
3.0min，Cu2O产率最大（59.6%）时的加热时间为5.0min。
因此，在相近的实验条件下，CO 还原CuO的速率明显高于H2还原CuO的速率。
3.2 CO、H2还原CuO的反应机理
鉴于中文文献中难于查到这两个反应的反应机理，现推测如下：
3.3 热力学分析
为能更深入了解实验反应过程的特征，利用文献[5]数据对反应的焓变及吉布斯自由能变进行了计算，结果列于表2。
数据表明，无论温度为298K还是800K时，氢气、一氧化碳还原氧化铜的各步骤及总反应均为放热放应。
这意味着加热过程中反应体系的温度，应当高于加热器供热所能达到的温
度。
实验采用的普通酒精灯，其供热温度在573～773K，因此，表2中列出了800K时的热力学数据。
表2表明，CO还原CuO的放热量要高于H2还原CuO反应的放热量，这可能就是CO还原CuO比H2还原CuO速率要快的原因之一。
因为放热越多，体系升温快，体系温度越高，反应速率越大。
表2还表明，CO还原CuO及H2还原CuO的各步骤及总反应的ΔrGmθ均为负值，说明这些反应都能自发进行，但前者的自发趋势比后者大。
4 教学建议
中学教学中，通常要求演示实验在5min内完成，且现象明显。
从表1数据可知，5min时虽然可以看到黑色氧化铜的消失，但产物亮度不够，不便于学生准确判断。
原因是此时产物并非只有单质铜，还有含量不低的Cu2O，加热5min时，H2还原CuO实验产物中Cu2O产率甚至高达59.6%，显然将这时的产物认定为单质Cu，有误导学生之嫌。
而要将Cu2O绝大部分转化，则需要10余分钟的加热时间。
建议改用带防风罩的酒精灯（供热温度可达673～873K），以提高反应温度，加快固-气传质速率，提高反应速率，缩短反应时间，特别是H2还原CuO的实验，更应如此。
此外，加大气体的通气速率及减少CuO用量也是缩短反应时间的措施。
参考文献：
[1]周公平.关于单质碳还原氧化铜的反应产物探讨[J].化学教学，2003，（7）：18.
[2]熊言林，魏先文.土红色物质是氧化亚铜还是铜[J].化学教育，2006，（2）：59～60.
[3]钱胜.一氧化碳还原氧化铜实验中几个不容忽视的问题[J].实验教学与仪器，2008，24（4）：30～31.
[4]钱亚兵，鲍正荣.炭还原氧化铜实验研究[J].实验教学与仪器，2003，（9）：15～17.
[5] J. A. Dean主编.魏俊发等译.兰氏化学手册[M].北京：科学出版社，2003.。