氢气还原氧化铜实验装置的改进

初中化学实验方案的改进与创新氢气还原氧化铜演示实验的改进1．用一束细铜丝（除去绝缘层的废电线），制成2颗铜丝小团A、B，其中B小团留有长约20厘米的细铜丝2．将A、B铜丝小团先在酒精灯火焰上加热片刻，一会儿，铜丝表面由红色变成黑色（氧化铜）。

3．将A、B小团放入试管底部，使B小团的细铜丝一端留在试管外，如图2所示。

将试管固定在铁架台上，用氢气还原氧化铜。

用肥皂水区分软水和硬水实验药品软水、硬水、肥皂水实验仪器烧杯（2个）、玻璃棒实验步骤把肥皂水分别加到盛有软水、硬水的烧杯中，搅拌，观察两烧杯中产生泡沫的情况。

实验室制取蒸馏水实验药品硬水、肥皂水实验仪器铁架台（2个）、铁夹（2个）、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管、锥形瓶、乳胶管（2根）、沸石（或碎瓷片）实验步骤：（1）在烧杯中加入约体积的硬水，再加入几粒沸石（或碎瓷片）以防止加热时出现暴沸。

（2）如图所示，连接好装置，使各连接部位严密不漏气。

（3）加热烧瓶，注意不要使液体沸腾得太剧烈，以防止液体通过导管直接流到试管里。

（4）弃去开始馏出的部分液体，收集到10mL左右蒸馏水后，停止加热。

（5）用肥皂水比较蒸馏前后的硬度变化。

自制简易净水器实验药品xx、活性炭实验仪器饮料瓶、纱布、小卵石、膨松棉、带导管的单孔胶塞实验步骤（1）取一个空塑料饮料瓶，剪去底部，瓶口用带导管的单孔胶塞塞紧。

（2）将瓶子倒置，瓶内由下到上分层放置洗净的膨松棉、纱布、活性炭等（如图所示）。

（3）试验净化效果。

探究最轻的气体氢气的性质实验药品肥皂水（或洗涤剂溶液）、碱石灰、氢气实验仪器球形管、尖嘴导管、烧杯、塑料筒、木条实验步骤1氢气流吹肥皂泡（1）如图所示，在球形管里装上碱石灰干燥剂。

（2）在导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制氢气流速，吹出肥皂泡。

（3）当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，让肥皂泡脱离管口。

观察现象。

2氢气在空气里燃烧（1）在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，观察火焰的颜色。

氢气还原氧化铜实验中的现象
氢气还原氧化铜实验是一种常见的化学实验，它的目的是通过氢气还原氧化铜，观察
实验现象，并通过化学方程式描述实验过程。

该实验主要有以下几点现象。

首先，当将氢气通入装有氧化铜的干燥管时，氧化铜开始变色，从黑色转变为红棕色。

这是因为氢气与氧化铜反应，生成水和纯铜，并伴随氧化铜的还原。

其次，实验过程中产生了氢气的气泡，并且装置中的压力会不断升高。

这是由于氢气
与氧化铜反应时，会产生大量的气体。

由于氧化铜的还原速度较快，反应生成的气体不断
释放，导致管内压力升高。

然后，在实验结束时，干燥管内不再冒出气泡，压力也降至初始状态。

这表明氢气已
经完全反应，氧化铜已经被还原。

此时可以观察到氧化铜被还原成纯铜的颜色，呈现出明
亮的金黄色。

最后，可以通过化学方程式描述氢气还原氧化铜的反应过程：
CuO + H2 → Cu + H2O
由此可见，该实验是通过氢气与氧化铜的反应，将氧化铜还原为纯铜的过程。

在该过
程中，产生了气泡和变色等现象，这些现象可以帮助我们更直观地理解氢气还原氧化铜的
反应过程。

关于氢气还原氧化铜实验的改进氢气还原氧化铜的实验是初中化学演示实验中比较重要的内容之一。

既是教师的演示实验, 又是学生的必做实验。

首先,我们应该对该实验有初步的了解。

此外，在做该实验时, 步骤繁琐且存在诸多不安全隐患。

该实验很有改进的必要。

采用下列方案一和方案二进行这一实验, 会使装置和操作大大简化。

采用方案三可使存在的不安全隐患得到一定的改善。

一、氢气还原氧化铜实验“三要三知”（一）要明原理，知现象1. 实验原理：氢气具有还原性。

反应的化学方程式为：2Cu + O2 2CuOH2 + CuO H20 + Cu 2. 实验现象：黑色物质逐渐变为光亮的红色，容器内壁有水滴生成。

（二）要懂操作，知后果1. 实验操作步骤可概括为：“先通氢，后点灯；撤了灯，继通氢”；也可形象地记忆为：“氢气，早出晚归”，“酒精灯，迟到早退”。

2. 后果：（1）若氢气未经验纯，加热时可能导致氢气发生装置的爆炸或盛有氧化铜的仪器炸裂；（2）若先加热后通入氢气，仪器内原有的空气与氢气混合受热，可能会发生爆炸；（3）若先停止通入氢气后撤去酒精灯，则会使生成的铜在热的条件下又被进入仪器内的空气中的氧气氧化，变为黑色的氧化铜，致使实验失败。

（三）要查装置，知原因该实验仪器安装时要把握四个要点：1. 仪器（试管）口应稍向下倾斜，是为了防止反应生成的水及药品里的湿存水在试管口处冷凝并倒流至仪器（试管）底部，而使仪器（试管）炸裂；2. 通氢气的导管要伸到仪器底部，是为了尽快将仪器内的空气排尽；3．装置不能加密封，是为了防止装置内的空气不能排出而与氢气混合，以及氢气过量而使装置内气体压强过大，导致爆炸等其它事情的发生；4. 铁夹应夹在仪器的中上部，便于加热。

二、方案一（一）实验步骤:1. 把粗亮的铜丝正绕成螺旋状, 置于酒精灯外焰加热至红热状态, 使铜丝的螺旋部位有足够的黑色 CuO 生成。

2. 用集气瓶或锥形瓶集满一瓶纯氢气。

3. 把赤热的铜丝从酒精灯的火焰上取出稍冷, 让学生观察铜丝外表的黑色的氧化铜后, 迅速伸入倒置的集满氢气的集气瓶口, 可见到变黑的铜丝很快变成紫红色, 瓶壁有水珠出现; 随即取出, 铜丝又被氧化变黑, 再伸入集气瓶中, 铜丝又变红, 如此可以反复多次。

简析氢气还原氧化铜实验辨析及方法的改进根据“先通氢，后点灯、先取灯，后撤氢”等方法操作；反应后得到暗砖红色的细铜粉末，不易观察产物铜的浅玫瑰红色及金属亮光；而且产物颜色和氧化亚铜的暗红色及铜和氧化亚铜二者的混合物颜色混淆。

实验前后，反应体系颜色变化虽较明显，但产物颜色易混淆，真实感不强，给学生一个模糊的实验结果，使他们对化学实验产生疑虑，无形中就挫伤了他们的学习兴趣和热情。

不仅如此，这种操作方法编成口诀“一成不变”，虽能方便学生熟记，但它却大大地束缚了学生的思维和手足，不利于培养学生分析问题、解决问题以及进行实验操作的能力，所以对此我们应该采取方法进行改进。

1 操作方法的改进在实验开始之前，要先取约0.5 g的氧化铜粉末，做好实验的准备工作，然后将取到的实验药品放进一支干燥的试管底部，在实验装置的搭建过程中要严格按照实验装置图进行搭建，注意保证实验的气密性处于良好的状态之下。

然后再将取到的试验样品放置在小试管的中央位置，这时候需要注意的是一定不能要试管口被氧化铜粉末堵塞住，先向试管通入几秒钟的氢气进行排空处理，再对其使用酒精灯进行加热，加热1～2分钟之后，温度会持续上升至约350℃左右，这时候再向其中通入纯净的充足的氢气，随后反应程度不断加剧，放出大量的热量，反应体系的温度升的很高，使还原出来的铜粉末随即熔融成麦粒大小、具有明显金属亮光的铜粒（铜的熔点是1083℃）；当加热到一定程度后，试管的内壁会有部分水滴生成，实验的反应大约持续1分钟，之后再停止加热，但是要继续通氢气至试管冷却。

2 实验原理讨论及说明2.1 氢气还原氧化铜的反应为：300℃CuO（s）+H2（g）==== Cu（s）+H2O（g）经计算知，在350℃时，反应的ΔHф=-92 kJ·mol-1，反应放出的热量可使体系温度达到约2200 K，说明反应过程的确放出大量的热，致使反应体系的温度远远高于铜的熔点，所以，在反应的同时，得到的铜粉末随即熔融，冷却后得到块状铜粒。

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”。

氢气的制取、性质实验装置改进姜堰市南苑学校刘春林225500氢气的制取和收集是初中化学中一个重要的演示实验和学生实验，现行各版本的教材中所介绍的各种实验装置，有的用酸量较多，不节能，有的气体收集率不高，特别是不能解决由于稀酸的挥发和残留废酸而造成的环境污染，我们在教学实践中设计了用医用输液管和医用注射器等制作了简单的易找、易控、节能、环保、微型的氢气实验装置，并在此基础上，我们也对氢气还原氧化铜的实验装置进行了微型改进，一截12cm的玻璃管，8~10cm的乳胶管（两根）、酒精灯即可取代原教材中的实验装置。

达到了用量少，时间短，现象明显的效果。

一、实验准备：（一）仪器和试剂5ml、20ml医用注射器各一支，两根医用输液管，一只青霉素瓶，50ml医用注射器瓶，锌粒少许（尽量过量，可以留存连续多次使用）20ml稀盐酸（酸耗尽可以随时更换）2ml饱和硫酸铜溶液。

一截12cm 的玻璃管，乳胶管两根（都是8~10cm），酒精灯。

（二）制作：1、原输液管改造：将输液滴管下方的调速夹移至其上方；输液滴管下方连结的塑料管只留5厘米，其余均剪去，并连上头皮针上接头（以便连结医用注射器）；在输液滴管的上方三分之一处，横截1厘米左右切口，从此处装进锌粒少许，装完后用胶带纸严封切口，同时进行气密性检查（方法是：关闭调速夹，将输液滴管全浸没在水中，用医用注射器从下方压气，观察输液滴管切口周围有无气泡），这样便做成了氢气的制取装置。

（若在输液滴管中放入一装有二氧化锰的小布袋或石灰石，则该装置又成了氧气或二氧化碳的发生装置。

）2、原教材中氢气还原氧化铜的装置改造：将长12cm直玻璃管的一端在5克的氧化铜中轻插一下，在管中形成3~5cm氧化铜柱，；在管口上方滴两滴水，成糊状下滑时，轻弹玻管，使其缓缓流下，氧化铜初步分布在管壁上（但不很均匀），后倒转玻璃管，重复上述操作，此后上下颠倒3~4次，管壁上便均匀分布了一层极薄的氧化铜层，两端各套上一根乳胶管即可（一端便于连接在改造后的输液管上，另一端有利于还原出来的铜在氢气中充分冷却，与空气接触少）。

河南省第十三届优秀自制教具展评作品技术资料
一、作品名称：氢气还原氧化铜的微型实验装置
二、作品制作人单位：叶县洪庄杨乡初级中学
姓名：楚英豪杜二超邮编：467211
三、作品装置图（图1）：
四、作品的特点及用途
1、特点：节省药品、操作简便、现象明显。

2、用途：演示初中九年级化学氢气还原氧化铜的实验
五、制作材料：注射器青霉素钠瓶玻璃管输液管
六、制作方法：如上图所示用装有稀盐酸的注射器与青霉素钠瓶连接，青霉素钠瓶再与装有氧化铜的玻璃管连接，装有氧化铜的玻璃管通过输液管与尖嘴玻璃管连接。

七、使用方法：
1.将稀硫酸推入青霉素药瓶中，与锌粒反应产生氢气。

2.在导管口处点燃氢气，对氧化铜进行加热，黑色的氧化铜变
成红色的铜。

例谈中学化学实验装置的创新摘要：中学化学实验装置的创新是针对实验具体操作过程中可能出现的问题，提出有实效性的建议，改进化学实验，使化学实验的研究结果更接近于真实的化学反应结果的前提条件，是化学实验研究的重要课题。

本文选取比较有代表性的例子分析化学实验装置创新的效果，以电解水实验装置为导例，进行创新方法的探究，为提高化学实验教学质量提供建议。

关键词：中学化学；实验装置；创新中学化学实验有：依据镁条的特性，将镁条在空气中点燃，观察镁条在燃烧过程中的化学反应。

实验表明，镁条在燃烧时会发出耀眼的白光，燃烧剧烈，释放大量的热量。

燃烧结束后会有白色物质生成。

这项化学实验操作简单，基本不需要用到化学装置。

但在其它大多数化学实验中，化学装置是必不可少的设备，比如电解水实验，氢气还原氧化铜实验等等。

一、中学化学实验装置创新的要求（一）与实际相结合中学化学实验在一定程度上是课内教学，教学目标是实验结果与课本结果一致。

这样的教学只是检验式的教学，即学生带着答案去观察，学生进行的是缺少主观能动性的学习，观察期间会忽视大量的客观现象。

进行中学化学实验装置的创新，让学生自己动手设计化学装置，在互相评比中归纳观察所得，这在极大地程度上发挥了学生的主观能动性，不仅调动了学生学习的热情，更在一定层度上为学生的化学学习奠定了坚实的基础。

（二）操作方便，便于观察课堂中的化学实验受客观条件的限制，装置种类和数量满足不了实际教学的需要，这就要求教师鼓励学生积极开动脑筋，用最简便的装置设计并完成实验，达到实验的效果。

（三）安全清洁化学实验是剧烈的实验，很容易因为操作不当导致学生受伤或污染环境，以及生态环境遭到破坏等等。

这就要求学生在进行化学实验装置的设计与创新时不能盲目，要在教师的的指导下进行，实验完结后要根据要求仔细清理实验所用的装置和物质。

二、中学化学实验“电解水”装置的创新电解水实验是中学化学的基本实验之一，探究的是“水是由氢和氧两种元素组合而成，且其所占的体积比是2:1”。

氢气还原氧化铜现象氢气还原氧化铜是一种常见的化学现象。

氧化铜具有良好的氧化性，当与氢气发生反应时，可以发生还原反应，生成铜和水。

这种反应通常在实验室中进行，在一定的条件下可以迅速进行，生成铜的颜色与氧化铜颜色不同，具有非常明显的视觉效果。

一、反应式氢气还原氧化铜的反应式为：CuO + H2 → Cu + H2O其中，CuO为氧化铜，H2为氢气，Cu为铜，H2O为水。

这是一种还原反应和氧化反应的结合过程，整个反应过程需要消耗能量，因此是一种吸热反应。

二、反应条件氢气还原氧化铜需要一定的反应条件。

一般来说，反应需要在一定的温度下进行，通常是在600℃左右的高温下。

此外，还需要一定的氢气流量和氧化铜的量来调整反应效果。

对于实验室的操作，还需要在实验装置的密闭环境内进行反应。

三、反应机理氢气还原氧化铜的反应机理较为复杂。

从反应式来看，CuO中的Cu原子被H2分子的氢离子还原，生成Cu原子和H2O分子。

反应的能量从H离子传递给Cu离子，将Cu离子还原为Cu原子。

CuO → Cu^2+ + O^2- Cu^2+ + H2 → Cu + 2H^+ O^2- + H^+ →H2O整个反应过程需要高温和外部能源输入，将反应前体的能量提升到足够高的能级。

在高温下，CuO相对来说比较不稳定，容易发生还原反应。

四、反应后果氢气还原氧化铜的反应后果通常是生成铜的颜色与氧化铜不同。

氧化铜通常是黑色或深褐色的，而还原后的铜会呈现为金黄色。

这种颜色变化是由于体系中铜离子的数量发生了改变，与氧化铜的化学性质也不同。

此外，反应还会产生大量的水，因此需要在实验操作时注意水和其他化学物质。

总之，氢气还原氧化铜是一种重要的化学现象，具有广泛的应用价值。

在实验室教学和科研中均有应用，可以帮助学生理解还原反应的过程和机理，同时也可以用于铜制品的加工和生产。