碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究
“木炭还原氧化铜”实验的改进
“木炭还原氧化铜”实验的改进作者：蒋发强来源：《中国校外教育·基教(中旬)》2016年第05期摘要：在人教2012版九年级化学教材上册第六单元，教材第111页中“用木炭还原氧化铜”实验，是初中化学教学中一个比较重要的实验。
由于氢气还原氧化铜已经删除，而一氧化碳还原氧化铜已经不安排实验，因此，这一实验如果不能成功完成的话，那么，学生并没有更多机会获得“还原反应”的感性认识了。
因此，对这一实验进行了长期关注与研究，并借鉴许多专家、同行的成果，进行了必要的改进，现在，这一实验已经有成熟的做法。
关键词：化学教学“木炭还原氧化铜” 还原反应一、实验原型实验6-2中，“用木炭还原氧化铜”的装置图：据笔者了解，过去一些教师也曾经照本宣科，依葫芦画瓢，但是往往失败。
显然，教材的这个实验，编者也进行了多次修改。
但是，横式加热这一点从来未变。
只是加热的方法进行过多次修改，曾经使用酒精喷灯，后来又改为酒精灯，但加了网罩。
显示出编者对重点的提示，就是要重视加热的质量。
但是，许多教师可以没有对这一点给予充分的重视，加之忽视其他实验细节，所以实验仍然难以获得满意的效果。
许多老师后来改用了竖式加热的方法，成功率确实很高，我也在一段时间里采用这种加热方法，成功率为100%。
但是，这一加热方法与课本的描述不符，确实，加热固体的时候，试管口应当向下倾斜，以防止冷凝水流到灼热的试管底部，造成试管破裂，给实验造成不利的影响和后果。
既然竖式加热可以改善试管受热的情况，那么，我觉得我们也应当可以通过必要的改进，找到试管横放时保证加热效果的方法，从而使实验成功完成。
通过几十次的实验摸索，我终于找到了这样的方法。
二、实验的改进根据实验失败可能的原因，进行针对性的改进。
采取的措施如下：反应物：氧化铜，木炭。
混和比例：大约10︰1处理方法：按比例称取上述物质，放在研钵里仔细地，充分地研磨，力度要大一点，时间长一点，要有冲击的力度。
为了加大研磨力度，可以为通常使用的研钵的杵加装一个比较长的较粗的把。
碳还原氧化铜的热效应及实验现象
1. 碳还原氧化铜的热效应及实验现象碳还原氧化铜是一个常见的化学实验，其热效应和实验现象备受关注。
在这篇文章中，我们将深入探讨碳还原氧化铜的热效应和实验现象，以及对这一主题的个人观点和理解。
2. 实验原理碳还原氧化铜的实验原理非常简单，即将氧化铜与碳粉混合，在高温下加热反应。
化学方程式如下：CuO + C → Cu + CO2在这个反应中，氧化铜被还原为铜金属，同时碳被氧化为二氧化碳。
这是一个放热反应，释放出大量热能。
3. 实验现象在进行碳还原氧化铜的实验时，我们会观察到一系列明显的实验现象。
当加热混合物时，发出明亮的红色火焰，伴随着浓烟的产生。
这是碳在高温下燃烧的结果，释放出能量。
随后，我们会观察到氧化铜的颜色逐渐变化，从黑色转为红色，最终变为金属光泽的铜色。
集装瓶内会观察到二氧化碳气体的产生，可以用氢氧化铜溶液的变化来证明。
这些实验现象清晰地展现了碳还原氧化铜反应的过程和结果。
4. 热效应碳还原氧化铜的反应释放出大量热能，这一热效应是实验中的关键。
热效应可以用来验证反应类型、计算反应热等。
在这一实验中，观察到的强烈的火焰和高温现象，实际上是在释放热能。
这种热效应不仅说明了反应是放热反应，也为我们提供了实验数据和观察现象。
5. 个人观点和理解对于这一实验现象和热效应，我个人的观点和理解是：通过碳还原氧化铜的实验，我们可以直观地感受到化学反应释放热能的过程，并且了解到热效应在化学实验中的重要性。
这不仅是化学知识的验证和应用，也是对科学实验方法的启发和培养。
6. 总结与回顾通过深入探讨碳还原氧化铜的热效应及实验现象，我们加深了对这一主题的理解。
实验原理、观察到的现象以及热效应的个人观点都得到了充分的阐述。
通过这篇文章的阅读，读者能够全面、深刻地了解碳还原氧化铜的化学原理和实验现象，以及热效应在其中的重要作用。
在这篇文章中，我们深入探讨了碳还原氧化铜的热效应及实验现象，并共享了个人观点和理解。
希望这些内容能够对读者有所启发和帮助，让大家对化学实验有着更深入的认识和理解。
碳还原氧化铜实验的改进
碳还原氧化铜实验的改进
碳还原氧化铜实验是一种常见的化学实验，其基本原理为利用碳的还原作用还原氧化铜，从而观察到铜金属的生成。
为了改进这种实验，可以考虑以下几点：
1.优化实验条件：实验中需要合理控制温度和反应物比例等条件，以使反应能够尽可能地进行。
可以通过调整碳粉的粒度、加热方式等手段改善实验效果。
2.改变实验装置：传统的碳还原氧化铜实验常用的是容器或试管进行反应，但这种方法难以控制反应的速率和程度。
可以考虑使用连通装置或微流体技术等新型实验装置，实现反应条件更为精确的控制。
3.运用新技术：利用电化学技术等新技术可以更为精细地控制反应过程，去除不必要的副产物和杂质，提高产物纯度和反应速率。
此外，利用纳米化技术可以将碳粉制备成更小的颗粒，增加反应的表面积，从而有效提高反应速率。
总之，通过不断地改进和创新，可以让碳还原氧化铜实验实现更好的效果和更广的应用。
“一氧化碳还原氧化铜”教学过程与反思
Ｃ ｕ Ｏ的实验 ，并提 出一些 问题来让 学生对比它与其他两个还 时 ， 我认为这 节课 之所 以效 果较 好 ， 就 在于全 班范 围的讨论
主思考的余地 ， 是纯接受性的学 习 ， 虽然有一 定的印象 ， 但并 课 后我反思 了一下在课堂教学 中注意并运用 的教学措施 ， 并
解决这个 问题 ， 充分体现新课标关 于培养学生探 究思维 的理
如： 全班性 的讨论 虽然大部分 同学都 十分积极参 与 ， 但仍 然
己的猜想。仅这样还不够 ， 由于牵涉尾气泄漏有毒 ， 因而需要 有一部 分思维 不够活跃 、 平 时比较 内向的 同学 是充 当了“ 旁
解决如何 处理 尾气 的问题 。这很好地锻炼了学生全面综合考 观者 ” 的角色 ， 如何调 动和 开发这部分 同学 的思维 ， 是我今后
小结如下 ：
件不同 ， 生成 物不同 ， 物质本身性质不 同 ， 导致 实验装置有一 探究的结果恰恰给 了学生最好的成就 感。
些差别。 以往教学 这节课时 ，我通 常是 采用直接做 Ｃ ０还原
原 实验的不同。这种方 法比较直观 ， 学生在实验 前却没有 自 没有起到培养学生 的对 比思维、 自己分 析问题 的能 力。为 了
麟蘩麟
在一氧化 碳 的性 质 申， ｃ ０的还原 性是 比较 重要的性 质 ，
特别是 它与 Ｈ 还原 Ｃ ｕ Ｏ 、 Ｃ还原 Ｃ ｕ Ｏ这两个 反应 由于反应条
黧 巍嘲Βιβλιοθήκη ⑧ 胡 琳 出现 了蓝色火焰 ， 大家都很开心 。因为这就是他们 自己设计 出来的实验装置。成就感是 学 习的动 力， 而探究的过程 以及 这 一节课基本上是在讨论 中进行的。在课后总结这节课 极 大地 调动 了学生的学 习积极性 ， 激发 了学生的兴趣。对此 ，
碳还原氧化铜实验结束的操作-概述说明以及解释
碳还原氧化铜实验结束的操作-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容如下：实验中，我们进行了碳还原氧化铜的实验，并通过实验步骤和实验结果对实验过程进行了详细描述与分析。
本实验的目的是研究碳在高温条件下与氧化铜反应所产生的化学变化，并通过操作结束步骤对实验的完整性进行总结。
我们首先在实验中提出了碳还原氧化铜的假设，并设计了相应的实验步骤来验证这一假设。
通过仔细控制实验条件并观察实验现象，我们得出了一系列实验结果，包括氧化铜颜色的变化、产生的气体的性质以及实验容器的重量变化。
通过实验结果的分析，我们发现在高温条件下，碳与氧化铜发生了化学反应，生成了一种新的物质。
此外，我们还观察到了气体的产生和实验容器质量的减少，这些都是碳还原氧化铜反应的特征性现象。
同时，我们还对实验结果进行了进一步的讨论与解释。
最后，在文章的结尾部分，我们给出了对整个实验的总结，并提出了操作结束步骤，以保证实验的安全与环境的保护。
在操作结束步骤中，我们注意到了实验残留物的处理和设备的清洁，以及实验室环境的消毒等重要事项。
这些操作结束步骤的执行，不仅能够确保实验的完整性和安全性，也是对科学研究的负责态度的展示。
综上所述，本文将详细介绍碳还原氧化铜实验的概述和操作结束步骤，以提供给读者对实验过程的全面了解和操作的参考。
该实验的研究结果对于深入理解碳在高温条件下与氧化铜反应的机理有着重要的意义，并为相关领域的研究提供了有价值的参考依据。
1.2文章结构文章结构部分主要用于介绍本篇文章的组织结构和内容安排，帮助读者更好地理解整篇文章的逻辑顺序和内容关系。
在本篇文章中，文章结构部分的内容应该包括以下几个方面：首先，介绍文章的整体组织结构。
可以说明文章由引言、正文和结论三部分组成，并简要概括每个部分的主要内容和目的。
接着，详细介绍引言部分的内容。
可以说明引言部分的目的是为了引入读者对碳还原氧化铜实验的背景和意义，并简要概括引言部分包括概述、文章结构和目的三个方面的内容。
实验：还原反应的探究
聚焦初中还原反应实验1.下面是三套还原氧化铜的实验装置装置甲与乙的不同点原因(用物质性质说明)反应物角度①A敞口，B密闭②A不用尾气处理，B需要点燃尾气③A试管口略向下倾斜，B玻璃管水平①H2无毒，CO有毒②A产物水是液体，倒流会引起试管破裂。
B产物CO2是气体生成物角度A产物的检验是滴入盛有无水硫酸铜的蒸发皿，B产物的检验是通入盛有澄清石灰水的锥形瓶白色无水硫酸铜遇水变蓝，CO2使澄清石灰水变浑浊2、氢气、一氧化碳还原氧化铜是吸热反应；碳还原氧化铜是放热反应。
实验一：氢气还原氧化铜实验步骤：(l)先向试管中装人氧化铜、固定试管①试管口应倾斜向下（试管口下倾角度的稍大，实验效果更好）：防止在试管口处冷凝的水流到试管底部使试管炸裂。
②导气管管口应伸入接近试管底部；目的是排尽试管内的空气。
③试管口不用塞子，如果试管用塞子塞住就无法排出试管内的空气(2)通人经过验纯的纯净氢气（目的是为了防止加热时混合气体发生爆炸.）(3)点燃酒精灯给试管加热（先预热，再集中在装有氧化铜部位加热，目的是防止试管受热不均而发生炸裂)(4)实验结束后撤离酒精灯(5)继续通氢气直到试管冷却(目的是防止高温时生成的铜被空气中的氧气重新氧化为氧化铜) （6）可能出现的其他问题：氢气中含有酸性物质（如HCl），氧化铜与氢气中的酸性物质和水分发生反应，而变成铜离子，无法再被还原为铜单质。
实验二：一氧化碳还原氧化铜【现象】①黑色固体变红②生成能使澄清石灰水变浑浊的气体实验步骤】①连好装置，检验气密性；②加入药品；③先缓慢均与的通入一氧化碳，片刻时间后，估计空气已排净（可用试管收集尾端出口的气体，进行检验，直到无爆鸣声为止）时，点燃导管末端酒精灯（一氧化碳有毒，注意通风，不能一开始就点燃尾气，那样有可能爆炸）；④同时开始加热硬质大试管⑤熄灭硬质大试管处的酒精灯，继续通一氧化碳直至装置冷却（防止刚生成的热的铜与氧气反应，使实验失败）；⑥停止通入一氧化碳；⑦最后熄灭尾端酒精灯【实验缺陷】一氧化碳用了太大（可以改用反应前后通入氮气：即减少一氧化碳用量，又安全环保）实验三：一氧化碳还原氧化铁实验现象：固体粉末由红色逐渐变黑；澄清石灰水变浑浊实验步骤：①连好装置，检验气密性；②加入药品；③先缓慢均与的通入一氧化碳，片刻时间后，估计空气已排净（可用试管收集尾端出口的气体，进行检验，直到无爆鸣声为止）时，点燃导管末端酒精灯（一氧化碳有毒，注意通风，不能一开始就点燃尾气，那样有可能爆炸）；④同时开始加热硬质大试管（起初小心加热整个试管，然后加大一氧化碳流量，集中强热样品5分钟左右，直到红棕色氧化铁变为黑色铁）；⑤熄灭酒精喷灯，继续通一氧化碳直至装置冷却（防止刚生成的铁在高温下又与氧气反应，使实验失败）；⑥停止通入一氧化碳；⑦最后熄灭尾端酒精灯【相关资料:】一氧化碳与氧化铁在加热的条件下发生如下反应:3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2；Fe3O4+CO3FeO+CO2；FeO+CO Fe+CO2；总反应式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 （注：Fe、FeO、Fe3O4均为黑色）【实验要点】：①通入CO后,若加热时间短,反应不充分,则黑色产物中有大量“Fe3O4”;加热时间长,反应充分,则黑色产物主要为“铁”。
一氧化碳还原氧化铜的实验改进
一氧化碳还原氧化铜的实验改进
王桂芳
【期刊名称】《中小学实验与装备》
【年(卷),期】2001(011)1-2
【摘要】一氧化碳是一种有毒的气体，从环境保护上讲，尽量做到防止和控制一氧化碳污染空气，同时实验又要安全可靠，有一定的科学性。
所以，多次从理论上探索，对教材中的实验作了如下改进，如装置图，改进的实验关键在尾气处理上，将一氧化碳通过一个大烧杯，烧杯内注人水，然后在导气管出口处连接一个漏斗，排水收集一氧化碳。
【总页数】1页(P40)
【作者】王桂芳
【作者单位】河南省光山县教学研究室(465450)
【正文语种】中文
【中图分类】G633.8
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木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜实验目的：通过了解碳在高温时具有还原性实验原理:碳在高温时可以使氧化铜还原成金属铜C+2CuO=CO2↑+Cu。
由于实验实在是试管中进行，存在有一些空气，所以实验中会存在一些副反应如：C+O2=CO2,CO2+C=2CO等。
实验过程及现象:装置图1、取适量的碳粉（约蒸发皿体积的四分之一）于蒸发皿中，用煤气灯烘炒碳粉直至碳粉出现红晕，如岩浆的颜色。
冷却后得到黑色粉末。
2、取体积与碳粉差不多体积的氧化铜粉末烘炒。
冷却后得到黑丝粉末，颜色比碳粉浅。
3、取0.5g烘炒过的碳粉与4g的烘炒过的氧化铜于研钵中，研磨大约三分钟时间。
然后将混合物装入硬质玻璃试管中，夯实。
4、用煤气灯预热试管，然后集中火力对混合物加热。
试管内粉末变红热，如同燃烧起来，迸射出红色火星，此时立即停止加热。
石灰水变浑浊。
试管内无火星时，立即撤走石灰水。
待试管冷却后再将产物倒出来。
5、分别取0.5g碳粉和6.5g氧化铜、0.5g碳粉和5g氧化铜，实验过程与步骤3、4相同实验总结：1、装试剂时不要夯实，，比较上表发现夯得越实产物越少。
2、碳粉与氧化铜的干燥程度与实验的成功息息相关，二者必须充分烘干。
3、碳粉和氧化铜的研磨时间尽可能长，以使碳粉与氧化铜的接触面尽可能的大，增大试验成功可能性。
4、实验中冷却时要即使撤走石灰水，防止倒吸。
5、实验中要观察“舞台烟雾效果”最好能将导管插入水中，然后观察水面。
因为如果直接通入空气，无法排除白雾是由于试管中的粉末造成的可能。
6、在试管冷却之前，不要拔出胶塞，以防灼热的铜与氧气反应。
7、实验中如果碳粉不足，需要烘炒新的碳粉时，不要直接将新碳粉放在干碳粉上直接加热。
因为干碳粉经过干燥后质量较轻，较蓬松，加热会在两种碳粉之间形成气体对流，会出现一股黑烟。
8、实验中可以用铜粉加热制取氧化铜，这样可以使氧化铜更干燥。
9、实验中可以在玻璃导管后加上一截橡胶管，可以在冷却时用止水夹夹住胶管，防止铜与空气反应。
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碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究
摘要：针对教材中“木炭还原氧化铜”实验的不足，根据影响化学反应速率的外在因素，采取交互式控制单一变量的科学探究法，从炭粉的选择、反应物的质量比、加热方式、反应容器规格等方面，开展实验改进探索，获得较好的实验结果。
同时将探索的创新成果应用于课堂，以此提升学生的实验思维和实验素养。
关键词：木炭与氧化铜反应；实验装置改进；紫红色铜块；实验探究
文章编号：1005-6629（2018）1-0071-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1问题的提出
在人教版九年级《化学》上册第六单元课题1“金刚石、石墨和C60”中，为了探究碳单质在高温下能与某些氧化物反应，以此构建氧化还原反应的相关狭义概念，为后续铁的冶炼、高中氧化还原反应的学习打下基础，教材第110页设计了一套实验装置（图1）。
由于该反应是固相反应，对温度等反应条件要求比较高，按该装置做实验，其效果并不好，主要体现在石灰水变浑浊与黑色固体变成暗红色的进程不
对称，且经成分分析，暗红色固体更多的是氧化亚铜，并非
是铜单质。
在教学实践中，不少同仁也对该实验进行了探索改进，但实际教学中，教师普遍反映效果不佳，究其原因主要有：（1）对反应物加工要求高。
如需要粉粹机粉碎药品、烘干机烘干等；（2）实验仪器要求高。
如需要酒精喷灯、石英试管、挡风板等；（3）药品要求严格。
如药品氧化铜需指定用上海勤工化工厂生产的分析纯等；（4）实验时间过长等。
能否利用普通学校都能达到的简单条件如普通的药品、常规的试管、常见的酒精灯、简便的操作就能达到理想的实验效果？为此，开展了以下探索工作。
2原理的分析
由此计算得出：
理论分析表明该反应程度很大，但实际操作中，实验结果并不理想，这不是热力学的缘故，而是动力学上的障碍，即存在反应速率缓慢的问题，若改变影响该反应速率的外在因素，如温度、反应物颗粒大小、反应物之间的接触面积等，促成该反应一旦产生，反应过程中产生大量的热可以为后续反应提供一定的能量基础，那么反应就会快速进行，从而有效地熔化铜粒（铜的熔点为1083%），产生铜块，真正实现该反应。
3实验改进
3.1不同的加热方式
教材第110页的实验说明中指出：把刚烘干的木炭粉末
和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管里。
采取传统的试管口略向下倾斜药品平铺的加热方式，没有得到较好的效果，那能否将试管竖直加热，让酒精灯火焰完全包围药品，药品之间也能更充分地接触，这样“聚热”效果是不是更好呢？我们采用木炭粉与氧化铜质量比为1：11，总混合物质量为1.3g；试管规格均为18mm×180mm；一个为试管竖直加热，一个为试管口略微向下倾斜加热进行对比探究。
对比结果如表2所示。
3.2不同的炭粉
一般中学能提供的药品比较有限，所以选择了常见的碳单质――木炭粉和活性炭粉的?Ρ取Ｄ咎糠凼墙?普通的木炭块用锤子尽可能敲碎后，在研钵里研磨大约5分钟成细小颗粒状即可，待和氧化铜粉末按一定比例混合后再沿着一个方向进行研磨6～7次；活性炭粉选择分析纯粉末；碳单质与氧化铜的质量比为1：10；试管规格均为18mm×180mm；均采取试管竖直加热方式。
对比结果如表3所示。
3.3反应物的不同质量比
根据计算，木炭粉和氧化铜的理论质量比在1：13左右，因为考虑有部分木炭粉会和试管内的空气反应，需要过量，所以选择对比探究木炭粉与氧化铜的质量比分别在1：9～1：13之间，粉末混合物总质量控制在1～2.5g之间；试管规格仍均为18mm×180mm；均采取试管竖直加热方式。
对比结
果如表4所示。
3.4不同规格的反应容器
试管规格的不同，其试管壁的厚度有所不同，且固体接触的紧实度也会有所不同，于是分别采用常见的15mm×150mm、18mm×180mm、20mm×200mm不同规格的普通硬质试管做对比；木炭粉与氧化铜的质量比均为1：12，粉末混合物总质量为1.3g；均采取试管竖直加热方式。
对比结果如表5所示。
3.5数据的分析处理
从上述控制不同变量得到的实验现象和数据分析可得：（1）活性炭与氧化铜反应效果差，现象不明显且仅有少量砖红色粉末产生；而木炭粉与氧化铜反应效果好，产生明显的红热现象与紫红色铜块。
（2）木炭粉与氧化铜不同质量比对实验效果影响较大，木炭粉与氧化铜比例为1：10～1：12效果较好，且将混合物总量控制在1.0～2.0g之间时，反应速率较快。
（3）相比于传统的试管口略向下倾斜的固体加热方式，将试管竖直进行加热，酒精灯火焰能够更好地包围药品，反应物也能更充分地接触，聚热效果更好，反应更加有效地进行。
（4）试管规格对于反应的情况影响较小，15mm ×150mm规格的试管管壁较薄，无法承受反应时产生的高温，试管底部容易破裂；使用18mm×180mm规格的试管比20mm×200mm规格的试管得到的固体产品更具有金属光
泽。
3.6进一步需要说明的注意点
（1）分别将木炭粉和氧化铜粉末在蒸发皿里加热烘干约1～2分钟，烘干过程不断用药匙翻炒；尤其木炭粉不宜加热过长，若出现发红现象，应立即停止。
（2）待药品冷却后，按一定的质量比称好，为了让木炭粉与氧化铜更充分地接触，将它们放入同一研钵内，轻轻地沿着一个方向将粉末进行研磨6～7次，研磨过程中，用药匙搅拌混合均匀。
（3）酒精灯里的酒精纯度可选择浓度为90%以上的酒精，以保证酒精燃烧有足够的热量。
3.7实验改进结果
综上比较，确定了实验改进的最终方案（装置如图2）：木炭粉与氧化铜比例为1：10～1：12，混合物总质量控制在2.0g左右，使用18mm×180mm规格的试管作为反应容器，采取试管竖直加热的方式，用酒精灯加上网罩利用外焰加热。
改进后的实验具备如下优点：（1）反应物加工要求低。
选择普通的木炭块在研钵研磨成粉，然后放在蒸发皿进行简单的加热烘干，氧化铜也只需要在化学药品店容易购买的普通分析纯粉末，用同样的方法在蒸发皿进行简单的加热烘干，烘干后的药品放在试剂瓶里密封保存，可多次使用。
（2）仪器要求简单。
只需普通的试管和加上普通网罩的酒精灯。
（3）操作简便。
（4）反应时间短、实验现象明显。
加热后，不到2分钟，黑色固体就出现了红热现象，澄清石灰水变浑浊，待固体冷却后，呈现有金属光泽的紫红色铜块。
（5）实验安全可靠，能进行学生分组实验。
4课堂应用
课堂教学中，首先利用教材的装置进行演示，不理想的实验效果引发他们进一步探究的欲望；然后引导学生根据化学反应条件的影响因素，进行不同变量的讨论和对比实践探究，不仅有助于学生进一步认识到化学反应条件是复杂的，同时又是可控的，通过外界条件的控制能影响到化学反应的实现，形成“控制反应条件”的意识，有利于学生在控制单一变量的科学探究中，养成严谨求实、勇于探索、不断创新的科学品质。
这对于学生构建科学知识、认识科学方法、养成科学态度等科学素养的提升起到一定的促进作用。