提高木炭还原氧化铜成功率的方法分析
“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。
人教版化学九年级上册课本实验：木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜课本实验再现1、实验装置2、操作步骤：查(气密性) →装(药品)→ 定(固定装置)→点(酒精灯，加热)→撤(导管)→熄3、实验现象：黑色固体逐渐变成红色，澄清石灰水变浑浊。
4、反应原理：2C+2CuO2Cu+CO 高温(氧化剂是CuO ，还原剂是C ）5、注意事项：①试管口应略向下倾斜，目的是防止冷凝水倒流，炸裂试管。
②加热时，在酒精灯火焰上加网罩的目的是提高温度。
③ 反应结束时，先把导管从石灰水中撤出，再停止加热，原因是防止试管中液体倒流，炸裂试管。
拓展训练1.如图是木炭还原氧化铜反应的实验装置图，下列说法正确的是( )A.给酒精灯加网罩，目的是使火焰集中并提高温度B.实验过程中，可观察到红棕色粉末逐渐变黑C.木炭是使氧化铜还原为铜的物质，它具有氧化性D.实验结束后，应先停止加热，再将导气管从澄清石灰水中撤出2.2021年《化学教育》第3期，报道了一种“氧化铜还原实验”一体化装置，如图所示，下列说法错误的是( )A. 用酒精灯加热氧化铜部位，无明显现象，证明二氧化碳不能还原氧化铜B. 先用酒精灯加热炭粉再加热氧化铜，黑色氧化铜变为红色，证明炭粉还原氧化铜C. 加热炭粉过程中发生反应2CO +C 2CO 高温D. 气球可防止有害气体外逸，污染空气3.化学兴趣小组在做完木炭还原氧化铜的实验，装置如图所示：（观察与讨论1）酒精灯火焰周围加金属网的作用______。
两试管中发生的化学反应方程式①_______，②_______。
（观察与讨论2）待试管_______后，同学们将试管中的固体取出，试管中固体可能是什么？甲同学猜想：固体物质是铜和氧化铜；乙同学猜想：固体物质是铜；丙同学猜想：固体物质是铜和碳；你的猜想：固体物质是_______。
为了确定固体成分，同学们决定对固体进行探究。
（提出问题）如何设计实验呢？（实验探究）丙同学的实验，取固体粉末少许，在酒精灯上灼烧，发现有火星，则他确定自己的猜想正确。
木炭还原氧化铜实验步骤
木炭还原氧化铜实验步骤在化学实验中，木炭还原氧化铜是一种常见的实验现象。
通过这个实验，我们可以观察到木炭在高温条件下还原氧化铜的过程，同时了解木炭的还原性能。
下面详细介绍木炭还原氧化铜的实验步骤。
一、实验原理木炭还原氧化铜实验是基于木炭的还原性能。
在高温条件下，木炭可以与氧化铜发生反应，将氧化铜中的铜离子还原成纯铜。
实验过程中，氧化铜会从黑色变为红色，这是由于铜离子的还原而导致的颜色变化。
二、实验器材与试剂1.实验器材：试管、酒精灯、铁架台、坩埚钳、玻璃棒、药匙。
2.实验试剂：木炭、氧化铜、稀硫酸。
三、实验步骤1.准备试剂：将氧化铜放入药匙，备用。
2.组装实验器材：将试管竖立在铁架台上，试管底部放入少量氧化铜。
3.加热：点燃酒精灯，将火焰放在试管底部，加热氧化铜。
4.观察现象：在加热过程中，观察试管内氧化铜的颜色变化。
当氧化铜从黑色变为红色时，说明木炭开始还原氧化铜。
5.继续加热：继续加热试管，确保木炭与氧化铜充分反应。
6.冷却：实验结束后，用坩埚钳夹住试管，等待其冷却至室温。
7.清洗实验器材：将实验器材清洗干净，整理实验台。
四、实验注意事项1.实验过程中需在成人指导下进行，避免烫伤。
2. 使用酒精灯时，注意火焰位置，防止火灾。
3.操作过程中，务必佩戴实验服、手套和护目镜，确保实验安全。
通过以上实验步骤，我们可以清楚地了解到木炭还原氧化铜的过程。
掌握这个实验，不仅可以加深对木炭还原性能的理解，还能提高实验操作技能。
在实验过程中，我们要严格遵循实验步骤，确保实验结果的准确性。
同时，也要注意实验安全，防范意外事故的发生。
木炭还原氧化铜实验报告
1.加深学生对木炭还原性的认识与理解，进而加深对还原反应的理解；
2.培养学生观察实验现象的理解。
实验原理：2CuO＋C 2Cu＋CO2↑＋Q
实验设计（或改进）思路：分析教材中的本实验，可以发现有以下问题：①没有说明炭与氧化铜的比例；②实验结果是有红色粉末出现，现象不明显；③炭的种类是否会对是实验结果产生影响，试验中未加说明；④实验中未考虑混合粉末被CO2气流冲散的问题。所以本次实验从以上几个方面去考虑和改进。
王莉.木炭还原氧化铜最佳实验条件的选择.昌吉师专学报.1 9 9 9年9月第3期:77—78
指导老师：_______________
实验研究的主要内容：运用正交实验法探究出木炭还原氧化铜的最佳实验条件（主要是木炭与氧化铜的比例、木炭的种类及是否要加铜丝）。
实验研究方案及实验记录表格：
实验结果图
表一：
A(CuO:C)
B(炭的种类)
C（是否加铜丝）
1
10:1
木炭
否
2
8:1
回收炭
是
表二：正交实验表
因素
实验号
A
B
C
实验指示
1
1
11Biblioteka 4.7黑色粉末（≤2.5）
问题讨论：（1）实验前要充分碾磨炭和氧化铜，试管要干燥，这是实验成功的关键点；
（2）实验中，酒精灯的温度要尽量高，这也是实验成功的一个关键点；
（3）实验结束后，要先夹上止水夹，再撤去酒精灯，等试管慢慢冷却。
参考文献：黄介金.初中化学“木炭还原氧化铜"的实验探究.中学教学参考(中旬)2 0 0 9.1 0总第29期：140—140
《化学实验教学研究》实验报告
实验设计项目木炭还原氧化铜的研究实验时间星期二上午√下午晚上
影响木炭还原氧化铜的因素与对策
影响木炭还原氧化铜的因素与对策作者：蔺清源来源：《读写算》2011年第19期【摘要】木炭还原氧化铜实验一直是初中化学教学的一个重点和难点,不论是老教材还是新教材都编入了这个实验。
长期以来许多化学教师对这个实验进行过研究，并且提出了许多改进方案。
我通过多次实验和查阅资料总结了几条影响本实验成功的因素和解决的对策。
【关键词】木碳氧化铜还原一、提出背景：读大学时做中学化学实验《木炭还原氧化铜》的时候，发现当天的24组实验当中只有我们一组成功。
因此参加工作以来多次对这个初中阶段很重要的实验进行了探究。
通过实验和查阅资料发现影响该实验成功的因素很多。
许多教师和教研工作者也对此进行了探究。
此次继续探究本实验就是希望找出影响此实验的最关键部分，从而很好的提高实验的成功率。
二、影响因素：1、木炭与氧化铜的质量比2、碳与氧化铜之间的接触面积3、碳与氧化铜的总质量4、混合物在试管底部的堆放5、加热6、置换出的铜又被氧气所氧化7、试管的大小三、实验成功对策：1、从理论上分析碳与氧化铜的质量比约为1:13,但考虑到木炭中含有较多的杂质(矿物质、水分等)因素，因而称取木炭的量应大于理论值。
同时，做此实验时，适当增加木炭的比例，可加强还原气氛，更有利于氧化亚铜转化为铜。
经多次实验研究发现木炭与氧化铜的质量比为1︰10.6[1]时几乎完全得到的是紫色的块状铜或者铜珠。
切不可在这个质量比上左右的太多。
因此一般可准确称取0.2克烘干的木炭与2.1克氧化铜进行混合研磨。
2、这个实验是固相反应,固体分子间的接触面积较小,扩散力较弱,因此,反应混合物一定要保证足够的研磨时间,才能使其完全接触。
一般研磨时间≥5分钟。
并且研磨1分钟左右之后就要用玻璃棒搅拌一会儿混合物，再进行研磨。
3、反应物的用量不宜过多。
用量过多，加热时不易达到反应温度。
一般以1克为宜。
4、混合物应稍压紧固定在试管底部，便于酒精灯集中加热。
5、加热温度的高低对实验结果的影响很大。
“碳还原氧化铜”的实验改进
“碳还原氧化铜”的实验改进作者：黄玉云李春雕来源：《发明与创新·中学生》 2012年第12期文湖南省汨罗市范家园中学黄玉云李春晖在初中九年级《化学》第六单元《碳和碳的氧化物》课题一中，单质碳的化学性质有两个方面：一是可燃性（碳与氧气的反应），二是还原性（碳与某些氧化物的反应）。
其中，“碳的还原性”是本课题的重点和难点，为了让学生形象直观地掌握碳的这一性质，教材设计了如下图所示的实验装置，用以验证单质碳的还原性。
教材中的实验原图如下：该实验原理为：木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。
化学方程式：根据以上化学方程式可知，在上述反应中只要满足：1.氧化铜和木炭的质量比为160：12即40：3；2.在较高温度下（用酒精喷灯）就可以得到理想的效果，即两种黑色的物质充分反应后，会完全变成红色的铜，试管中澄清的石灰水变浑浊。
但在实际操作中，只要是从教多年的化学老师就会发现事实并非如此。
即使严格按比例混合两种药品，并使温度足够高，也很难达到理想的效果：澄清的石灰水可以变浑浊，但两种黑色的药品不能完全反应，黑色不能完全消失，仅出现一点难以辨认的红色（少量的铜）。
用稀硫酸检验剩余的物质，发现黑色物质完全溶解，稀硫酸变成蓝色溶液，据此可知黑色物质是氧化铜，而不是木炭。
那么，完全按40：3比例混合的两种药品中，为什么氧化铜剩余，而木炭少了呢？分析原因，可能是高温下的木炭不仅仅在与氧化铜反应，而且还与试管中的氧气发生了反应，生成了二氧化碳，所以导致严格按比例配制的两种药品中，总是氧化铜剩余，而木炭不足。
找到了问题的关键，可能许多老师就会采取多加木炭的做法来解决。
但是，该加多少质量的木炭呢？谁也无法知道。
而多加了木炭的另外一种可能谁都可以预料到：反应后得到的铜仍然不会是理想的红色。
笔者经过多年的教学实践，摸索出一种原理相同，但是更加简单、效果理想可靠的方法。
具体步骤如下：1.采用与教材相同的装置；2.将氧化铜和木炭按40：3的比例混合，为了使两种药品的颗粒足够细，可以先将两种药品分开研磨；3.将两种药品的混合物用少量水调成糊状（不能流动为宜），再用剪去笔头的中号毛笔均匀地涂在试管底部的内壁（不必涂满，因为酒精灯火焰只能对准试管的一侧加热）；4.其他操作方法均与教材相同。
木炭还原氧化铜的教案
木炭还原氧化铜的教案教案标题：木炭还原氧化铜教案目标：1. 了解木炭还原氧化铜的反应过程和原理。
2. 能够正确操作实验装置和进行实验操作。
3. 观察并记录实验现象，并能够解释观察结果。
4. 培养科学思维和实验设计能力。
适用对象：初中或高中化学课程教案步骤：引入：1. 引导学生回顾氧化还原反应的概念和基本特征。
2. 引导学生思考氧化还原反应在日常生活中的应用。
知识讲解：3. 介绍木炭还原氧化铜的反应方程式：CuO + C → Cu + CO₂。
4. 解释反应过程中的物质变化和能量变化。
5. 引导学生思考为什么木炭可以还原氧化铜，讨论碳的氧化能力和晶体中的离子迁移。
实验操作：6. 展示实验装置和所需材料。
7. 分组进行实验操作，确保学生熟悉实验步骤和安全注意事项。
8. 观察实验现象，记录观察结果。
结果讨论：9. 引导学生讨论实验结果，如产物的颜色、铜的纯度等变化。
10. 解释实验结果与反应方程式的联系。
11. 引导学生思考为什么实验室条件下铜不会被继续氧化。
实验改进：12. 引导学生思考如何改进实验条件和方法，以提高铜的纯度。
13. 分组讨论和设计实验改进方案。
14. 展示和分享实验改进方案，并讨论其可行性和预期结果。
总结：15. 总结实验过程和结果。
16. 引导学生思考氧化还原反应和实验设计的重要性。
17. 鼓励学生运用所学知识解释自然现象和探索新的科学问题。
教学评估：18. 提供教师评估表，评估学生在知识理解、实验操作、实验结果讨论和实验改进方案设计等方面的表现。
19. 布置相关练习和作业，加强巩固学生对木炭还原氧化铜反应的理解和应用能力。
拓展活动：20. 鼓励学生独立探究其他氧化还原反应并进行实验验证。
21. 引导学生撰写实验报告，包括目的、材料与方法、实验结果和讨论等内容。
这份教案旨在帮助学生理解木炭还原氧化铜反应的原理和过程，培养他们的科学思维和实验设计能力。
教案的内容可以根据教学实际情况进行调整和适应，确保学生能够全面理解并掌握相关知识和技能。
(CO,C)还原实验的探究
还原实验的探究一、 木炭还原氧化铜的实验【实验操作】①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； ②将试管固定在铁架台上。
试管口装有通入澄清石灰水的导管；③集中加热； ④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。
观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO 2↑ ⏹ 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
⏹ 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
⏹ 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
⏹ 实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。
木炭在反应C+2CuO 2Cu+CO 2↑中作还原剂。
二、一氧化碳的还原性⏹ 一氧化碳还原氧化铜的实验：【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置）。
1-稀盐酸2-大理石3-碳酸氢钠溶液4-浓硫酸5-木炭6-氧化铜7-氢氧化钙溶液【实验操作】①先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度②点燃尾部酒精灯③点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；④实验完毕，先熄灭酒精灯；⑤再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却;⑥最后熄灭尾部酒精灯。
【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
【化学方程式】CO+CuO Cu+CO 2【注意事项】①检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
②一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
③一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O 22CuO ）。
木炭还原氧化铜实验
木炭还原氧化铜的实验一、药品准备1.用表面皿或者烧杯分别装一定量的块状木炭和氧化铜粉末（纯度98%以上），放到烘箱中烘4小时，烘箱恒温110℃。
带手套趁热把药品放在滤纸上称量，木炭和氧化铜的比例是1／10.5，如可称量4克木炭，42克氧化铜。
把4克块状木炭放在研钵中研磨1小时，加入42克氧化铜混合研磨30分钟。
用烘箱烘研磨好混合物3个小时，取出放到试管中密封保存。
2.先研磨块状的木炭1小时，分别把粉末状的木炭和氧化铜放到烘箱中烘4小时，烘箱恒温110℃。
带手套趁热把药品放在滤纸上称量，木炭和氧化铜的比例是1／10.5，如可称量4克木炭，42克氧化铜混合研磨30分钟。
用烘箱烘研磨好混合物3个小时，取出放到试管中密封保存。
3.药品：木炭、氧化铜、澄清石灰水、酒精其他材料：棉花、滤纸、火柴二、实验仪器带铁夹的铁架台、石英试管、带导管（含止水夹）的单孔塞、烧杯、酒精喷灯、漏斗、石棉网、玻璃棒、药匙三、实验步骤1、检查装置气密性，安装装置2、取4药匙的混合物放到试管中，用玻璃棒压实，堆成半柱状；试管口只需稍微向下倾斜，最好几乎接近水平。
（压实是为了固体粉末紧密接触；堆成半柱状，防止水蒸气和生成气体把大量固体粉末往前吹飞；试管口向下太过倾斜，固体粉末容易往前滑）3、试管口塞上一团棉花（防止水蒸气和生成气体把固体吹入导管内），导管伸入澄清石灰水中，止水夹是打开的。
4、点燃酒精喷灯（用漏斗向预热盘中注入酒精，预热盘中酒精烧完还是点不着，用火柴点燃喷气口）5、先预热药品1分钟，再集中加热，大概2分钟内观察到剧烈发红现象，移开酒精喷灯（如果药品因为干燥不彻底，药品会被水蒸气吹开，药品出现断层，放出的热量因为药品不连贯。
后半部分的药品因温度不够可能就会停止反应，所以看到发红现象准备消失，还剩黑色药品，可再用酒精喷灯强热未反应药品直至反应结束）6、反应结束，即无气泡产生时，关掉止水夹。
（防止空气中氧气与热的铜发生反应生成黑色氧化铜，导致观察不到紫红色的铜）用石棉网盖灭酒精喷灯7、药品冷却后，倒在滤纸上观察。
“木炭与氧化铜反应”实验探究中的小发现
２００９年第４期中小学实验与装备 第２１卷（总第１０４期） ４５ 奇思・妙设・巧做 “木炭 与氧化铜反应＂实验探究中的小发现 广东湛江师范学院基础教育学院生化系湛江（５２４０３７） 陈绮虹 把“木炭与氧化铜反应”作为一个研究性实验让学生 进行实验探究，效果理想。
１问题的提出 学生按照改进方法如①把木炭改为活性炭；②活性炭 与氧化铜配比：活性炭与氧化铜的质量比在１：（７～１３） 的范围内；③把研细混匀的活性炭和氧化铜平铺在试管底 部，加热实验，现象不明显。一次无意中用乙醇把混合物调 成糊状后加热，ｌｍｉｎ出现现象，继续加热至２ｍｉｎ，试管内壁 出现铜镜。试管内黑色混合物变为红色。 乙醇在此过程中起了什么作用？
２乙醇的作用 ２．１说明乙醇作用的两实验 ２．１．１用无水乙醇把活性炭调成糊状，平铺在试管底部， 加热５ｍｉｎ。 ２．１．２用无水乙醇把氧化铜调成糊状，平铺在试管底部， 加热５ｒａｉｎ。 ２．２实验现象 ２．２．１加热５ｍｉｎ没发生反应。 ２．２．２加热２ｍｉｎ，试管内壁出现铜镜，试管内黑色混合物 变为红色，继续加热至５ｍｉｎ，现象不再改变。 ２．３无水乙醇的作用 木炭与氧化铜反应包含两个反应： Ｃ＋ＣｕＯ—Ｃｕ＋ＣＯ ＣＯ＋ＣｕＯ＝＝＝＝＝Ｃｕ＋ＣＯ２ 因为第一个反应是吸热反应，需要的反应温度较高，在 演示实验中很难达到。在氧化铜中加入无水乙醇，则发生 下列反应 Ｃ２Ｈ５ＯＨ＋ＣｕＯ—Ｃｕ＋ＣＨ３ＣＨＯ＋Ｈ２０ 此反应为放热反应，使反应体系的温度升高，加快反应 的进行。
３小发现 ３．１ 利用反应放热又能显示反应现象和三个实验 能不能既利用无水乙醇与氧化铜反应放出的热量，又 不掩盖活性炭与氧化铜反应的现象？我们进行了下面的三
个实验： 进行实验时，选择Ｃ：ＣｕＯ＝１：７的１ｇ混合物，其 中活性炭为０．１２ｇ，氧化铜为０．８８ｇ。 ３．１．１把０．１２ｇ活性炭和０．８８ｇ氧化铜混匀，平铺在试管 底部，加热５ｍｉｎ。 ． ３．１．２把０．８８ｇ氧化铜平铺在试管底部。加一滴无水乙醇 （约０．０５ｍ１）于药品中部，加热５ｍｉｎ，冷却，加入０．１２ｇ活性 炭（使三个实验反应物质量相同），混匀。 ３．１．３把０．１２ｇ活性炭和０．８８ｇ氧化铜混匀。平铺在试管 底部。加一滴无水乙醇于药品中部，加热５ｍｉｎ。 ３．２实验现象 ３．２．１加热５ｍｉｎ没见明显现象。 ３．２．２加热２ｒａｉｎ，在试管内壁与乙醇蒸气有接触的地方出 现铜镜，少部分氧化铜变为红色的铜，继续加热至５ｒａｉｎ，大 部分氧化铜颜色不变。冷却后加入０．１２ｇ活性炭，混匀，混 合物为深灰色。 ３．２．３加热２ｍｉｎ，在试管内壁与乙醇蒸气有接触的地方出 现铜镜，少部分氧化铜变为红色的铜，继续加热至５ｍｉｎ，试 管内黑色的混合物变为浅红棕色。 加一滴无水乙醇于活性炭和氧化铜的质量比在１：（７ ｌ３）的范围内，混合物中，加热５ｒａｉｎ，黑色的混合物变为 浅红棕色。乙醇与氧化铜反应产生少量红色铜不掩盖活性 炭与氧化铜反应的现象。
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提高木炭还原氧化铜成功率的方法分析
摘要：对于实验结果和影响而言，不同的实验方法、步骤、材料等所造成的
差异是比较明显的。
因此要根据具体实验需求和创新需要，合理地应用一些的材
料和策略，实现实验效果的提升和效率的提高。
本文这一实验可以用在实际教学
活动当中，能够极大地提高学生的学习兴趣和积极性。
关键词：接触面积，炭黑，氧化铜
木炭还原氧化铜是化学中的一个重要实验，也是一个现象不明显而又耗时的
实验。
在酒精灯加热的条件下木炭与氧化铜反应的速率十分缓慢，实验过程中能
观察到澄清石灰水变浑浊，但很难观察到黑色粉末逐渐变红的现象，通常只能观
察到黑色混合物中的少量固体有不明显的变红迹象。
因此，许多教师尝试了不同
的改进方法。
一、分析反应原理
木炭还原氧化铜实验可以追溯到我国古代的火法炼铜。
古代人们利用炭火灼
烧铜矿石得到了大量的青铜。
那么，是什么原因导致演示该实验时反应速率缓慢，现象不明显的呢？木炭还原氧化铜是固相反应：2CuO（s）+C（s）=2Cu（s）
+CO2（g）。
在298.15K时，该反应的热力学数据如表1。
表1碳还原氧化铜反应的热力学数据
这些数据说明，炭还原CuO既是焓减少的反应又是熵增加的反应，可以自发
进行。
但是，由于实验中用到的木炭和氧化铜都是固体颗粒，而固体颗粒的大小、形状及混合程度都会影响到药品间的接触面积。
如果木炭颗粒和氧化铜颗粒不能
充分接触，那么这两种固体间就很难反应。
所以，这两种固体间的实际接触面积
小是导致该反应需要高温加热，而且速率缓慢的主要原因。
要使该反应顺利地快
速进行，关键是要增大固体间的接触面积，同时还要利用反应本身放出的热量加
快反应速率。
因此，实验中所用的木炭粉末和氧化铜粉末应该是越细越好，并且
要将两种粉末混合后充分研磨，使木炭粉末和氧化铜粉末最大程度地互相接触，
再将混合粉末堆放在试管底部，而不能平铺在试管底部。
二、部分文献中的改进方法
木炭还原氧化铜实验一直是许多教师和教研工作者的研究对象，为了能够观
察到明显的实验现象，缩短反应时间，不少教师从改变药品、装置或热源等方式
进行了改进。
穆玉鹏把表面形成氧化铜薄膜的铜片埋人滑性炭中，用酒精灯加热，发现铜片变亮，氧化铜被还原。
李颖等在自制的胖肚管内分别做了木炭粉和氧化
铜粉末反应，以及木炭粉和表面有氧化铜的铜条反应两个实验，现象比较明显。
庭开军证实了在木炭和氧化铜的混合物中加入CaCl2、MgCl2等金属氯化物可降
低反应的温度要求，用酒精灯小火加热就可以反应，且加热时间短，反应速率快，成功率高达100%。
周文元使用酒精喷灯加热平卧型装置中的烧烤用机制炭粉末和
氧化铜粉末的混合物，得到了亮红色铜块。
虽然这些改进方法取得了成功，但是
与课本中的实验相比有较大的不同。
还有一些教师采用降低炭粉或氧化铜粉末颗
粒大小的方法进行了改进。
任娟等将木炭和固相反应法制备的纳米氧化铜混合，
用酒精灯的外焰加热试管底部约1分钟，发现澄清石灰水逐渐变浑浊，试管底的
反应物产生红热现象，冷却后得到了红色的铜。
马本良等使用碳素墨水和氧化铜
融合后晾干的方法，取得了成功。
可见，降低反应物颗粒大小的改进方法是可行的。
但制备这些颗粒更细小的炭粉或氧化铜粉末的过程相对比较复杂。
三、提高木炭还原氧化铜成功率的方法
炭黑颗粒非常细小，属于纳米粒子，用于制造油墨、油漆等，也用于做橡胶
的补强剂。
蜡烛炭黑是最常见的一种炭黑，它是极细的黑色粉末，有非常大的表
面积，且易于收集。
用蜡烛炭黑代替木炭粉末与氧化铜反应能进一步增大接触面积，加快反应速率。
1.实验仪器及药品
铁架台、试管、酒精灯、灯罩、导管、弹簧夹、胶皮管、蜡烛炭黑、氧化铜
粉末、澄清石灰水等。
2.实验装置
改进后的实验装置如图1所示。
酒精灯上的灯罩有防止火焰摆动，提高温度
的作用。
导管的中部连有胶皮管，并配上弹簧夹，这是为了防止在停止实验并冷
却时空气进入试管导致生成的铜再被氧气氧化。
3.实验步骤
（1）用蒸发皿的底部接触蜡烛火焰，收集蜡烛炭黑（也可以在蒸发皿中加
入适量的水，降低蒸发皿的温度，能收集较多的炭黑）;
（2）按木炭与氧化铜最佳质量比1：10和1：11称取两种药品共1.1g和
1.2g，并在研钵内充分研磨（研磨5-10分钟）;
（3）将充分研磨后的固体混合物加入试管，堆放在试管底部，按图1所示
方式连接仪器，用加有灯罩的酒精灯加热药品，观察现象;
（4）等到导管口不再有气泡冒出时，用于弹簧夹夹紧胶皮管，将导管从试
管中取出，熄灭酒精灯。
（5）待试管冷却后，将试管中的药品倒在白纸上观察固体粉末颜色的变化。
4.改进后的实验现象
预热后，用酒精灯的外焰加热十几秒钟就可以发现导管口冒出气泡的速率明
显加快，澄清石灰水变浑浊，这是反应开始的标志，数据如表2。
同时，固体混
合物红热剧烈反应，并在红热的固体上方出现了少量黑烟，导管口冒出气泡的速率进一步加快，试管里的石灰水几乎要喷出试管口。
固体红热后，很快导管口不再有气泡冒出，说明反应已经停止。
在实验过程中，从预热到反应结束用时不到两分钟，有效缩短了反应时间。
冷却后，倒出试管中的固体，发现绝大部分的黑色固体已经变成了紫红色。
表2 改进实验的数据
5.“异常”现象分析
在炭黑和氧化铜剧烈反应的红热固体上方出现了少量黑烟。
这是因为炭黑粉末的密度远小于氧化铜粉末的密度，而且十分细小，所以剧烈反应产生的大量二氧化碳气体促使了部分未反应的炭黑颗粒与氧化铜颗粒互相剥离，产生了黑烟。
取少量反应后剩余的黑色粉末于试管中，加入足量的稀硫酸，加热，充分反应后可以发现溶液由五色变成淡蓝色，同时液面上少量有黑色颗粒，说明氧化铜和炭黑都有少量剩余。
这也是在加入药品时，炭黑与氧化铜的质量比要大于理论比的主要原因之一。
四、实验影响
1.实验现象明显成功率高
通过对比上端红色的铜线和下端灼烧生成的黑色的氧化铜的颜色，有利于增强学生对铜和氧化铜二者颜色的记忆；生成的铜容易与表面附着的活性炭分离，易于观察到铜的颜色。
2.节约药品
剩余的活性炭可以继续使用，实验后的铜线可以循环使用（理论上铜线质量不会损耗），节约了药品，符合绿色化学理念。
3.实验安全
将固体粉末加热改为试管竖直向上，可以避免使用酒精喷灯时加热温度过高
使试管熔化；用一团棉花隔离，可以避免活性炭粉喷人导管内而发生堵塞现象；
先关闭止水夹再移走酒精灯，既能避免实验结束后石灰水倒流，又能阻止空气中
的氧气进入，防止生成的铜重新被氧化。
4.增进学生对木炭还原氧化铜原理的理解
通过补充铜与空气中的氧气反应生成氧化铜这一反应事实，联系氧化铜与碳
反应生成铜和二氧化碳的反应。
师生通过反复分析这两个过程中铜、氧化铜得失
氧的情况（即铜得到氧变成氧化铜，氧化铜失去氧变成铜），帮助学生认识得氧、失氧这一抽象内容，增进学生对木炭还原氧化铜原理的理解。
结论
在已有实验条件下改进实验方法，能够有效的提升实验的效果和质量，以及
也更是为学生的学习和锻炼提供了更好的资源，使得学生能够教师的带动和引导，提升自身的学习能力和实验操作能力，并具备一定的创新思维。
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