納米氧化銅在中學化學演示實驗中的應用研究
——碳還原氧化銅實驗的改進

任娟 楊東清

(北京市通州區潞河中學北京101149)

納米氧化銅在中學化學演示實驗中的應用研究
——碳還原氧化銅實驗的改進

任娟 楊東清

(北京市通州區潞河中學北京101149)

將納米氧化銅與木炭混合,用研缽研磨后,裝入試管,酒精燈加熱片刻,即可使氧化銅還原成銅。用此辦法對課本實驗加以改進,效果良好。

納米氧化銅;木炭還原氧化銅;銅

一、改進原因

人教版九年級化學教材上冊110頁實驗6-2，木炭還原氧化銅實驗，是公認的難做實驗，失敗在講臺上的案例很多。失敗的主要原因是需要較高的溫度、固體之間的反應接觸面積小、藥品之間的比例不合適等原因。高溫條件一般必須使用酒精噴燈或帶金屬網罩的酒精燈加熱，反應時間長，實驗現象往往不甚明顯，達不到演示實驗的真正目的。我們改進該實驗的目的是增大固體之間的接觸面積及增強反應物的活性，降低反應對溫度的要求。基于此，我們提出使用納米氧化銅作為原材料的角度改進實驗，收到了理想的效果。目前，納米材料制備簡單，且大多數已經工業化，市場上納米氧化銅的價格0.42元/克，因此在實驗中，提出用納米氧化銅開展中學實驗具有廣泛的意義。當普通氧化銅粉體超細化，尺寸達到納米級時，將使它功能更加獨特。納米氧化銅的表面效應使其具有比表面積大、吸附能力強、反應活性高和選擇性強等特點。另外，納米粒子的表面原子與顆粒的內部原子狀態不同，表面原子配位不全等因素使其表面活性位置增加［1，2］。這些條件促使納米氧化銅能夠代替普通的氧化銅進行實驗改進，提高實驗的成功率并為學生高中學習膠體等內容打下基礎，在一定程度上拓展了學生的知識面。

二、實驗儀器及試劑

藥品：納米氧化銅粉末，木炭，澄清石灰水。

儀器：鐵架臺，酒精燈，試管，玻璃導管，單孔橡膠塞等。

圖1 木炭還原氧化銅

三、實驗儀器裝置圖

如圖1：木炭還原氧化銅（人教版教材上冊111頁圖6-9）。

四、實驗部分

1.納米氧化銅購買或制備。如未購買納米氧化銅藥品，可以教師自行制備，目前納米氧化銅的制備方法研究已有沉淀法、微乳液法、水熱法、醇熱法、固相反應法、噴霧熱解法、激光蒸凝法、微波沸騰回流法、電化學法等。非常容易制得，本實驗中使用的納米氧化銅采用固相反應法直接制備［3］，反應過程簡單，生產成本低，易于實現。

2.以人教版教材上冊107頁圖6-7實驗裝置圖為基礎（圖1），用加入適量95%的酒精的酒精燈代替金屬網罩的酒精燈進行試驗，儀器組裝如圖2所示，將木炭與納米氧化銅按照1∶10的質量比［4］，混合，并利用研缽研磨10分鐘，將混合粉末裝入試管中，固定在鐵架臺上，塞上單孔橡皮塞，將導氣管的一端伸入盛澄清石灰水的試管中，用酒精燈的外焰加熱試管底部約1分鐘。可看到試管中澄清石灰水逐漸變渾濁；隨后，試管底的反應物產生紅熱現象，等試管冷卻后，可以清晰地看到納米氧化銅變成了紅色，如圖3所示，說明氧化銅被還原成銅。

圖2 木炭還原氧化銅改進裝置

圖3 還原產物銅

五、實驗改進的意義

1.實驗裝置與教材完全相同，無變動，簡單、便于操作。

2.反應非常容易進行，碳還原氧化銅實驗的成功率大大提高，便于課堂演示實驗，解決了實驗不成功影響學生對知識的認識與理解問題。

3.該實驗中，引入納米材料，讓學生形式多樣的學習探究活動，分析問題、解決問題，建構主體知識，體驗情感，最終內化為活動成果。為防止單一枯燥的“教師問”、“學生答”的單向活動，在組織學生學習活動時，根據教學的需要，設計豐富多樣的活動，讓學生保持足夠的參與學習興趣。在概念教學時，指導學生閱讀分析，尋找關鍵詞，組織同學辨析；元素化合物性質學習，開展實驗探究，讓學生猜想、假設、設計方案，分組實驗探究或對實驗裝置的改進等討論；重點難點內容讓學習小組交流、討論，發表各自觀點，完善認知結構。讓學生體驗不同的學習探究活動，真正體現課本讓學生自學，難點疑點讓學生討論，問題讓學生思考，結論讓學生概括，規律讓學生發現。對學生學習活動的評價，不僅要注重結果性評價，如回答問題的正確性，分組實驗的成功率，語言表述的流暢性，操作的規范、板演的工整等，更要注重過程、情感的評價，如學習的態度，參與活動的積極性，提問質疑的頻率次數和提出問題的有效性。教師以積極的情態表揚、肯定、鼓勵學生，組織學生之間相互評價，并在評價中引入競爭機制，以學習小組計分形式，鼓勵學生為自己的團隊榮譽而積極參與，培養競爭意識和團隊精神。

［1］張松才.化學課堂中有效問題設計的原則與策略［J］.中學化學教學參考,2011,(8)

［2］劉玉容.化學教學中實現“過程與方法”目標的策略［J］.中學化學教學參考,2012,(10)

［3］周玲鳳.淺談創設問題情境的功能和策略［J］.化學教學與實驗,2009,(6)

1008-0546（2013）04-085-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.04.037