一氧化碳的制取及性質(zhì)實驗的改進

錢國山

在《義務教育化學課程標準》的“活動與探究建議”里，建議“用實驗方法將氧化鐵中的鐵還原出來”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費和污染也大，且CO有毒，收集和儲存有一定難度，故實際教學中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎，煉鐵的原理和實驗便成為中考的熱點。因此，筆者將教材中的實驗進行了如下的改進，使得CO的可燃性和還原性實驗更簡單易行。同時，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實施該實驗，讓學生目睹它的風采，有利于促進學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對該實驗的改進，僅供大家參考。

一、實驗儀器及試劑

鐵架臺（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實驗裝置

實驗裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實驗裝置圖

三、實驗步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因為石灰水要吸收揮發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過控制酒精燈的加熱，來控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當產(chǎn)生氣體的速率適中時，將點燃的酒精燈移至尖嘴導管處。

4.CO被點燃，尖嘴導管處出現(xiàn)藍色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個過程中，如果產(chǎn)生CO的反應速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當Fe2O3完全反應后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導管，同時將一只干冷的燒杯罩在藍色火焰上，引導學生觀察沒有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過來，將玻璃片移離一點，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導管口藍色火焰熄滅，此時甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強觀賞性，可用一段較長的膠皮管連接尖嘴導管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學生觀察到黑色粉末被吸引。回收試管里的稀硫酸。（若將Fe2O3換成CuO，反應速度更快，會觀察到導管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實驗可以穿插安排在新授課中）

四、實驗設計的優(yōu)點

1.實驗儀器簡單，操作簡便，安全可靠，反應迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導管（可用商品導管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡化及操作易行。這樣整個裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會被排盡，當導管口氣體被點燃時，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無需驗純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個實驗。由于氣溫較高時，濃硫酸與甲酸一接觸就會產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應可生成約500mL的CO，足夠本實驗的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實驗現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍色火焰。較強的視覺沖擊，給學生留下了深刻的印象，這些將有助于學生對重點知識的理解、記憶和運用。

（責任編輯 羅 艷）endprint

在《義務教育化學課程標準》的“活動與探究建議”里，建議“用實驗方法將氧化鐵中的鐵還原出來”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費和污染也大，且CO有毒，收集和儲存有一定難度，故實際教學中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎，煉鐵的原理和實驗便成為中考的熱點。因此，筆者將教材中的實驗進行了如下的改進，使得CO的可燃性和還原性實驗更簡單易行。同時，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實施該實驗，讓學生目睹它的風采，有利于促進學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對該實驗的改進，僅供大家參考。

一、實驗儀器及試劑

鐵架臺（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實驗裝置

實驗裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實驗裝置圖

三、實驗步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因為石灰水要吸收揮發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過控制酒精燈的加熱，來控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當產(chǎn)生氣體的速率適中時，將點燃的酒精燈移至尖嘴導管處。

4.CO被點燃，尖嘴導管處出現(xiàn)藍色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個過程中，如果產(chǎn)生CO的反應速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當Fe2O3完全反應后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導管，同時將一只干冷的燒杯罩在藍色火焰上，引導學生觀察沒有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過來，將玻璃片移離一點，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導管口藍色火焰熄滅，此時甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強觀賞性，可用一段較長的膠皮管連接尖嘴導管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學生觀察到黑色粉末被吸引。回收試管里的稀硫酸。（若將Fe2O3換成CuO，反應速度更快，會觀察到導管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實驗可以穿插安排在新授課中）

四、實驗設計的優(yōu)點

1.實驗儀器簡單，操作簡便，安全可靠，反應迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導管（可用商品導管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡化及操作易行。這樣整個裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會被排盡，當導管口氣體被點燃時，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無需驗純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個實驗。由于氣溫較高時，濃硫酸與甲酸一接觸就會產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應可生成約500mL的CO，足夠本實驗的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實驗現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍色火焰。較強的視覺沖擊，給學生留下了深刻的印象，這些將有助于學生對重點知識的理解、記憶和運用。

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在《義務教育化學課程標準》的“活動與探究建議”里，建議“用實驗方法將氧化鐵中的鐵還原出來”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費和污染也大，且CO有毒，收集和儲存有一定難度，故實際教學中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎，煉鐵的原理和實驗便成為中考的熱點。因此，筆者將教材中的實驗進行了如下的改進，使得CO的可燃性和還原性實驗更簡單易行。同時，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實施該實驗，讓學生目睹它的風采，有利于促進學生在知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對該實驗的改進，僅供大家參考。

一、實驗儀器及試劑

鐵架臺（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實驗裝置

實驗裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實驗裝置圖

三、實驗步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因為石灰水要吸收揮發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過控制酒精燈的加熱，來控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當產(chǎn)生氣體的速率適中時，將點燃的酒精燈移至尖嘴導管處。

4.CO被點燃，尖嘴導管處出現(xiàn)藍色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個過程中，如果產(chǎn)生CO的反應速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當Fe2O3完全反應后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導管，同時將一只干冷的燒杯罩在藍色火焰上，引導學生觀察沒有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過來，將玻璃片移離一點，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導管口藍色火焰熄滅，此時甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強觀賞性，可用一段較長的膠皮管連接尖嘴導管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學生觀察到黑色粉末被吸引。回收試管里的稀硫酸。（若將Fe2O3換成CuO，反應速度更快，會觀察到導管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實驗可以穿插安排在新授課中）

四、實驗設計的優(yōu)點

1.實驗儀器簡單，操作簡便，安全可靠，反應迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導管（可用商品導管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡化及操作易行。這樣整個裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會被排盡，當導管口氣體被點燃時，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無需驗純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個實驗。由于氣溫較高時，濃硫酸與甲酸一接觸就會產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應可生成約500mL的CO，足夠本實驗的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實驗現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍色火焰。較強的視覺沖擊，給學生留下了深刻的印象，這些將有助于學生對重點知識的理解、記憶和運用。

（責任編輯 羅 艷）endprint