對木炭還原氧化銅實驗的改進

孫文利

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對木炭還原氧化銅實驗的改進

孫文利

摘 要：對人民教育出版社出版的義務教育教科書《化學》中的木炭還原氧化銅實驗進行了簡單改進，通過改變氧化銅和木炭粉末的接觸面積，使反應更易發生。改進實驗操作簡單、反應條件溫和、實驗現象更加明顯，節省了課堂上演示實驗的時間。

關鍵詞：實驗改進；木炭還原氧化銅；初中化學

一、初中化學教材中關于該實驗的描述

人民教育出版社出版的義務教育教科書《化學》（九年級上冊，2012年6月第1版）對木炭還原氧化銅實驗（第110頁實驗6-2）的描述如下：

把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管，并將試管固定在鐵架臺上，試管口裝有通入澄清石灰水的導管。用酒精燈（可加網罩以使火焰集中并提高溫度，最好使用酒精噴燈）加熱混合物幾分鐘。然后先撤出導氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現象并分析。

二、該實驗的問題及研究現狀

筆者按上文中描述的方法進行多次實驗，即使用了金屬網罩罩住酒精燈火焰，較長時間加熱，也并未觀察到明顯的實驗現象（澄清石灰水變渾濁、試管中黑色粉末變紅）。若用酒精噴燈（或本生燈）加熱，普通玻璃試管不能耐受高溫（酒精噴燈的高溫容易使試管變形），所以還需用石英試管代替，而一般中學實驗室不常配備石英試管。

現階段文獻中有關該實驗的改進研究，主要是改進實驗裝置、提高加熱溫度、調配反應物的用量比、改變木炭粉的制備方法（如用不同的果殼高溫灼燒制備木炭）等。

三、實驗改進

1.實驗改進的方案設計

實驗儀器裝置圖如圖1所示。

圖1 實驗儀器裝置圖

實驗操作：按圖1組裝除裝有澄清石灰水的試管外的所有儀器。檢查裝置氣密性。將玻璃導管一端伸入盛有水的水槽中，用手握住試管或用酒精燈微熱試管，如玻璃導管口處有氣泡冒出，說明裝置氣密性良好，反之，須重新連接并檢查試管與單孔橡膠塞、單孔橡膠塞與玻璃導管接口處是否緊密，若不緊密，可在連接處涂上少量水或凡士林。用棉花沾一些木炭和氧化銅的混合物粉末（也可將棉花潤濕，便于多沾一些木炭和氧化銅的混合物粉末），放入試管底部，組裝好儀器，并將玻璃導管的一端伸入盛有澄清石灰水的試管中。用酒精燈加熱盛有木炭和氧化銅粉末的試管（需預熱），開始反應。反應大約2分鐘左右即可看到黑色粉末表面逐漸變成紫紅色，澄清石灰水變渾濁。當有大量紅色物質出現后，先將導氣管移出澄清石灰水，再停止加熱，待試管冷卻后再拆卸、整理儀器。將試管中的粉末倒在一張干凈的白紙上，將粉末攤開后觀察。

2.實驗改進后的優點

（1）操作簡單、現象明顯。

（2）不需要提前將木炭粉和氧化銅粉末烘烤。

（3）不需要有意控制木炭粉和氧化銅粉末的比例。

（4）節省了課堂上演示實驗的時間。在原有實驗裝置不變的情況下，只是通過調整氧化銅和木炭粉的接觸面積就能讓反應快速發生。

（5）裝置簡單，只需用酒精燈加熱即可讓反應明顯地發生，不需要再用酒精噴燈加熱。酒精噴燈在國外和高?；瘜W實驗室基本被淘汰（一般用煤氣燈或本生燈），而且中學生也不熟悉酒精噴燈及其提供高溫的原理。

3.裝置改進的原因分析

改進為用棉花沾木炭和氧化銅混合物粉末，只用酒精燈加熱就能快速地觀察到實驗現象。

棉花的作用：一是增加了木炭和氧化銅粉末的接觸面積和受熱面積；二是棉花受熱會部分炭化，所得的細小的碳顆?；钚愿?。

有人認為棉花的纖維素分子【［C6H7O2（OH）3］n】長鏈中羥基也會還原氧化銅，這樣所得還原產物是水，而改進實驗能明顯地檢測到生成二氧化碳，所以羥基還原性在該實驗中不是主要作用，可以忽略。

若為了避免棉花對木炭還原氧化銅實驗的影響，可以用石棉絨代替棉花，也能快速觀察到實驗現象。

作者信息

孫文利，碩士，中教高級。北京市十一學校，100039