碳还原氧化铜实验条件优化探究
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是 ： 粉 和 氧 化 铜 质 量 比为 １ １ ． ； 合 研 磨 时 问 为 １ ｎ 用 火 焰 温 度 较 高 的 酒 精 喷 灯 加 热 ； 粉 选 择 还 原 性 碳 碳 ： １５ 混 ５ｍｉ； 碳
粉； 氧化铜选择分析纯氧化铜 。 关键词 ：碳 ；氧 化铜 ；实验条件 中图分 类号 ：０ １． ６４ １ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ －１ｘ ２０ ）８０ ５ －４ ６ ２６ ２ （０ ８ ０ －０ ８０
２ 实验 过 程
２ １ 实 验产 物 的鉴定 及 实验 现象 ．
碳还原氧化铜的反应产物因实验条件不 同而有所差异 ， 固体产物有可能是 ｃ 、 ｕＯ以及其混合 物 其 ｕ Ｃ：
等， 这是 用 肉眼很 难判 断 的 。因此 ， 选用 以下实 验方 案 对各 组实 验 的 固体 产 物进 行鉴 定 。 可 取 少量 实验 生成 的 固体物 质放 入 干净 的试 管 中 ， 向其 中加入 ５ｍ ： 再 Ｌ １５的稀硫 酸 ， 热试 管至 稀硫 酸 加 溶 液沸 腾 ， 却后 ， 察各 试 管 中的物 质有 无 变化 ， 液颜 色有 无 变化 。如溶 液 颜 色 变成 蓝 色 ， 明 此 产物 冷 观 溶 证 是 Ｃ ： 因 为它 能与稀 硫 酸发 生歧 化反 应 ： ｕ Ｏ＋Ｈ Ｓ 稀 ）＝Ｃ ｕＯ， Ｃ： ：Ｏ （ ｕ＋Ｃ Ｓ ｕ Ｏ ＋Ｈ： 使 无 色的硫 酸 溶液 变成 Ｏ， 蓝 色 。如物 质 和溶液 均无 变化 ， 明此产 物不 是 Ｃ ： 证 ｕＯ。
张 翼 ， 国 兰 黎
（ ． 阳师范学 院化学与化学 工程学 院 ， １绵 四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ０ ０
摘
要： 碳还原 氧化铜 的实验 效果与碳 的种 类 、 氧化 铜纯度、 热源 温度 等许 多因素有关 。首先从 热力 学角 加
度探讨 该实验 可能发 生的反应历程 ， 再在不 同质量 比例 、 同种 类的碳 、 不 不同 纯度 氧化铜 、 同温度 等 实验 条件 下 不 进行 实验 ， 并对其反应产物进行鉴定 ， 用简单 比较 法找 出碳还原 氧化铜的最佳 实验条件 。结果表 明， 最佳 实验条件
收 稿 日期 ：０ ８０ －３ ２ ０ － ２ ５ 作者简介 ： 张翼（ ９４一 ） 男 ， 师， １６ ， 讲 主要研究方 向： 化学教学与实验 。
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第 ８期
１ ２ 影 响 因素 ．
张 翼 等 ： 还 原氧 化铜 实验 条件 优 化探 究 碳
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２０ ０ ８年 ８月 第２ ７卷 第 ８期
绵 阳师范 学院学报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａ ｙ ｎ ｒ ｌＵｎｖｒｉ ｏ ｒ ａ ｆＭｉｎ ａ ｇＮｏｍａ ｉｅｓｔ ｙ
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ，０ ８
Ｖ０ ． Ｎｏ． １２７ ８
碳 还 原 氧化 铜 实验 条 件 优 化 探 究
参考文献陈克原金东也谈成功率高的木炭还原氧化铜化学教学董耀华碳还原氧化铜的实验探讨与改进教学仪器与实验陈利洲怎样做好碳还原氧化铜的实验中学化学周柏洲李广萍木炭还原氧化铜最佳方案探讨化学教学陈达辉龙光宇碳还原氧化铜的改进实验教学与仪器钱亚兵鲍正荣碳还原氧化铜实验研究实验教学与仪器徐晓雪用微型试管研究碳还原氧化铜实验广西师范大学学报王锦化李晖孙张珂等高师实验教学研究中碳还原氧化铜实验的重新设计高校实验室工作研究耐一
０ 引 言
碳还 原氧 化铜是 初 中化学 教材 中 的一个重 要 而又 难 做 成 功 的演 示 实 验 。该 实 验 的 目的是 向 学生 直 观 说 明： 单质的碳也像氢气一样 ， 具有还原性 ， 在较高的温度下它能夺取某些氧化物里 的氧 ， 使其发生还原反 应 。该实验成功的现象表现在三个方面 ：１ 澄清石灰水 变浑浊； ２ 反应有着红热现象 ；３ 有光亮 的块 （） （） （） 状铜生成ｎ 。按照义务教育课程标准实验教科书《 中化学》 实验 ６ ２ 的方法进行实验 ， 】 初 ［ — ］ 该实验成功率 低， 并且还原产物往往成砖红色粉末状 ， 得不到有金属光泽 的亮红色铜块 ， 达不 到该实验 的教学 目的。查 阅相 关资 料 ， 于该 实验 已对碳 和 氧化铜 的 质量 比例 一 进 行 了研 究 ， 碳 的选择 也进 行 了研 究 。本 对 对 文在 大量 的实 验基 础上对 影 响该实 验 的各种 因素 进行 了研 究 ， 点对 实 验 温 度 ， 和 氧 化铜 混 合 研磨 程 度 重 碳 以及 氧化铜 的选 择进 行研 究 ， 对实 验产 物进 行鉴 定 ， 并 探究 出 了该 实验 的优化 条件 。
１ 反 应 历 程 及 影 响 因 素探 讨
１ １ 反应 历程 ．
从理 论上 对该 实验 进行分 析 ， 碳还 原 氧化铜 的封 闭体 系 中有如 下反 应 ： 在
２Ｃ ＋０２＝２Ｃ０ ＣＯ２＋ Ｃ ＝２Ｃ０
ｃ＋ ｕ ＝Ｃ ＋ ＯＴ ＣＯ ｕ Ｃ Ｃ ＣＯ ＝ Ｃ Ｃ ２ Ｏ＋ ｕ ｕ＋ Ｏ 但实验产物中经常会有 Ｃ ， ｕ０ 这是该反应历程不能解释的， 通过对实验现象的分析和热力学计算可推 知该 反应 可能 存在 以下 两步 反应 ： ｃ＋ Ｃ Ｏ — ２ｕ Ｃ２ Ｃ ｕ０＋ ＯＴ （） １ Ｃ２ ｕ ０＋Ｃ 一 Ｏ ２ ｕ＋Ｃ ２ Ｃ Ｏ （） ２ 总反应方程式 ： ｃ＋ Ｃ Ｏ 一 ２ ｕ＋ Ｏ ２ｕ Ｃ Ｃ２ Ｔ （） ３ 通过热力学计算： 对于碳还原氧化铜实验关键是要引发反应 （ ） 即需要较高的温度使反应物升温迅 １， 速达 到 反应 （ ） 活化 温度 。一旦 反应 （ ） １的 １ 进行 了 ， 反应 （ ） 极 易进 行 了。从 动力 学 角 度来 看 ： 一定 温 ２就 在 度下 ， 活化能 越大 ， 反应 进行 就越 慢 。反 之 ， 活化 能越 小 ， 应 进 行就 越 快 。活 化 能 的大 小是 由反 应 的性 质 反 和物质结构所决定的。在碳还原氧化铜的反应物 晶体中， 两反应物晶体 的结构都很稳定 ， 使这一反应具有 较高 的活化 能 。再 加上 这个 反应 是 固体与 固体 间 的反 应 ， 只能 在表 面 进行 ， 反应 较 为 困难 。因此 在此 反 应 中应 该 采取较 高 的温度 。
・ ９・ ５
对 该实 验 的化学 反应 原 理分 析 ， 响该 实 验 的主 要 因 素 是 反应 的 温 度 。通 过 实 验 现 象 的观 察 和 实 验 影 产 物 的定性 分析 ， 响该 实验 的 因素 还有 ： １ 碳粉 和氧化 铜 的质 量 比（ ） 原性 碳 的选 择 （ ） 影 （） ２还 ３ 氧化 铜 的 纯 度（ ） ４ 反应 物 的研磨 和混匀
粉； 氧化铜选择分析纯氧化铜 。 关键词 ：碳 ；氧 化铜 ；实验条件 中图分 类号 ：０ １． ６４ １ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１７ －１ｘ ２０ ）８０ ５ －４ ６ ２６ ２ （０ ８ ０ －０ ８０
２ 实验 过 程
２ １ 实 验产 物 的鉴定 及 实验 现象 ．
碳还原氧化铜的反应产物因实验条件不 同而有所差异 ， 固体产物有可能是 ｃ 、 ｕＯ以及其混合 物 其 ｕ Ｃ：
等， 这是 用 肉眼很 难判 断 的 。因此 ， 选用 以下实 验方 案 对各 组实 验 的 固体 产 物进 行鉴 定 。 可 取 少量 实验 生成 的 固体物 质放 入 干净 的试 管 中 ， 向其 中加入 ５ｍ ： 再 Ｌ １５的稀硫 酸 ， 热试 管至 稀硫 酸 加 溶 液沸 腾 ， 却后 ， 察各 试 管 中的物 质有 无 变化 ， 液颜 色有 无 变化 。如溶 液 颜 色 变成 蓝 色 ， 明 此 产物 冷 观 溶 证 是 Ｃ ： 因 为它 能与稀 硫 酸发 生歧 化反 应 ： ｕ Ｏ＋Ｈ Ｓ 稀 ）＝Ｃ ｕＯ， Ｃ： ：Ｏ （ ｕ＋Ｃ Ｓ ｕ Ｏ ＋Ｈ： 使 无 色的硫 酸 溶液 变成 Ｏ， 蓝 色 。如物 质 和溶液 均无 变化 ， 明此产 物不 是 Ｃ ： 证 ｕＯ。
张 翼 ， 国 兰 黎
（ ． 阳师范学 院化学与化学 工程学 院 ， １绵 四川绵 阳 ６ １０ ） ２ ０ ０
摘
要： 碳还原 氧化铜 的实验 效果与碳 的种 类 、 氧化 铜纯度、 热源 温度 等许 多因素有关 。首先从 热力 学角 加
度探讨 该实验 可能发 生的反应历程 ， 再在不 同质量 比例 、 同种 类的碳 、 不 不同 纯度 氧化铜 、 同温度 等 实验 条件 下 不 进行 实验 ， 并对其反应产物进行鉴定 ， 用简单 比较 法找 出碳还原 氧化铜的最佳 实验条件 。结果表 明， 最佳 实验条件
收 稿 日期 ：０ ８０ －３ ２ ０ － ２ ５ 作者简介 ： 张翼（ ９４一 ） 男 ， 师， １６ ， 讲 主要研究方 向： 化学教学与实验 。
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１ ２ 影 响 因素 ．
张 翼 等 ： 还 原氧 化铜 实验 条件 优 化探 究 碳
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２０ ０ ８年 ８月 第２ ７卷 第 ８期
绵 阳师范 学院学报
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａ ｙ ｎ ｒ ｌＵｎｖｒｉ ｏ ｒ ａ ｆＭｉｎ ａ ｇＮｏｍａ ｉｅｓｔ ｙ
Ａｕ ． ２ ０ ｇ ，０ ８
Ｖ０ ． Ｎｏ． １２７ ８
碳 还 原 氧化 铜 实验 条 件 优 化 探 究
参考文献陈克原金东也谈成功率高的木炭还原氧化铜化学教学董耀华碳还原氧化铜的实验探讨与改进教学仪器与实验陈利洲怎样做好碳还原氧化铜的实验中学化学周柏洲李广萍木炭还原氧化铜最佳方案探讨化学教学陈达辉龙光宇碳还原氧化铜的改进实验教学与仪器钱亚兵鲍正荣碳还原氧化铜实验研究实验教学与仪器徐晓雪用微型试管研究碳还原氧化铜实验广西师范大学学报王锦化李晖孙张珂等高师实验教学研究中碳还原氧化铜实验的重新设计高校实验室工作研究耐一
０ 引 言
碳还 原氧 化铜是 初 中化学 教材 中 的一个重 要 而又 难 做 成 功 的演 示 实 验 。该 实 验 的 目的是 向 学生 直 观 说 明： 单质的碳也像氢气一样 ， 具有还原性 ， 在较高的温度下它能夺取某些氧化物里 的氧 ， 使其发生还原反 应 。该实验成功的现象表现在三个方面 ：１ 澄清石灰水 变浑浊； ２ 反应有着红热现象 ；３ 有光亮 的块 （） （） （） 状铜生成ｎ 。按照义务教育课程标准实验教科书《 中化学》 实验 ６ ２ 的方法进行实验 ， 】 初 ［ — ］ 该实验成功率 低， 并且还原产物往往成砖红色粉末状 ， 得不到有金属光泽 的亮红色铜块 ， 达不 到该实验 的教学 目的。查 阅相 关资 料 ， 于该 实验 已对碳 和 氧化铜 的 质量 比例 一 进 行 了研 究 ， 碳 的选择 也进 行 了研 究 。本 对 对 文在 大量 的实 验基 础上对 影 响该实 验 的各种 因素 进行 了研 究 ， 点对 实 验 温 度 ， 和 氧 化铜 混 合 研磨 程 度 重 碳 以及 氧化铜 的选 择进 行研 究 ， 对实 验产 物进 行鉴 定 ， 并 探究 出 了该 实验 的优化 条件 。
１ 反 应 历 程 及 影 响 因 素探 讨
１ １ 反应 历程 ．
从理 论上 对该 实验 进行分 析 ， 碳还 原 氧化铜 的封 闭体 系 中有如 下反 应 ： 在
２Ｃ ＋０２＝２Ｃ０ ＣＯ２＋ Ｃ ＝２Ｃ０
ｃ＋ ｕ ＝Ｃ ＋ ＯＴ ＣＯ ｕ Ｃ Ｃ ＣＯ ＝ Ｃ Ｃ ２ Ｏ＋ ｕ ｕ＋ Ｏ 但实验产物中经常会有 Ｃ ， ｕ０ 这是该反应历程不能解释的， 通过对实验现象的分析和热力学计算可推 知该 反应 可能 存在 以下 两步 反应 ： ｃ＋ Ｃ Ｏ — ２ｕ Ｃ２ Ｃ ｕ０＋ ＯＴ （） １ Ｃ２ ｕ ０＋Ｃ 一 Ｏ ２ ｕ＋Ｃ ２ Ｃ Ｏ （） ２ 总反应方程式 ： ｃ＋ Ｃ Ｏ 一 ２ ｕ＋ Ｏ ２ｕ Ｃ Ｃ２ Ｔ （） ３ 通过热力学计算： 对于碳还原氧化铜实验关键是要引发反应 （ ） 即需要较高的温度使反应物升温迅 １， 速达 到 反应 （ ） 活化 温度 。一旦 反应 （ ） １的 １ 进行 了 ， 反应 （ ） 极 易进 行 了。从 动力 学 角 度来 看 ： 一定 温 ２就 在 度下 ， 活化能 越大 ， 反应 进行 就越 慢 。反 之 ， 活化 能越 小 ， 应 进 行就 越 快 。活 化 能 的大 小是 由反 应 的性 质 反 和物质结构所决定的。在碳还原氧化铜的反应物 晶体中， 两反应物晶体 的结构都很稳定 ， 使这一反应具有 较高 的活化 能 。再 加上 这个 反应 是 固体与 固体 间 的反 应 ， 只能 在表 面 进行 ， 反应 较 为 困难 。因此 在此 反 应 中应 该 采取较 高 的温度 。
・ ９・ ５
对 该实 验 的化学 反应 原 理分 析 ， 响该 实 验 的主 要 因 素 是 反应 的 温 度 。通 过 实 验 现 象 的观 察 和 实 验 影 产 物 的定性 分析 ， 响该 实验 的 因素 还有 ： １ 碳粉 和氧化 铜 的质 量 比（ ） 原性 碳 的选 择 （ ） 影 （） ２还 ３ 氧化 铜 的 纯 度（ ） ４ 反应 物 的研磨 和混匀
