化学教学论实验报告——木炭还原氧化铜

木炭还原氧化铜实验装置：实验结果和分析：1：这个实验的准备工作必须做充分，否则最后会失败，这个实验虽然简单，但是很多高中老师在教学过程中都会失败。

根据上课老师对我们的讲解和分析，我们知道这个实验前的准备工作：碾磨和烘干很重要。

2．实验中木炭和氧化铜的配比也很重要，理论上是1：13.3，因为反应过程中，木炭会和试管中残留的空气中的氧气反应，所以炭粉应该对一些，我们在试验中按照老师的要求用了1：10的配比。

3．碾磨过程中，我们组碾磨了五分钟，然后对木炭和氧化铜粉末分别放在蒸发皿中进行烘干，对炭粉进行烘干时候我们按照老师的要求，当炭粉出现红晕时候停止烘干，烘干结束，用玻璃片盖在烘干好的炭粉上面让其进行冷却。

我们大概估测了炭粉需要的时间，对于氧化铜，我们选用基本相同的时间进行烘干，烘干结束，同样将其盖好进行冷却，当两者都冷却至室温，我们将其放在我们实现烘干好的试管中。

4．加热前，必须对装置进行气密性检验，检验结束，将混合均匀干燥的木炭和氧化铜混合物倒入试管中，使其平铺在试管底部，连上导气管，插入澄清石灰水中，用酒精灯进行预热后开始加热。

5. 刚开始加热后有少量气泡产生，但没有变浑浊，只是试管壁上仍有少量的水附着，2min后气泡连续均匀的产生，澄清石灰水也开始微微变浑浊，随着反应的进行，反应逐渐加快，4min后澄清石灰水明显变浑浊且有大量的白雾产生，这时在试管中看到红亮火焰似反应发生6．当试管中药品冷却后倒入石棉网上进行观察：发现有砖红色块状固体和光亮红色颗粒产生，还有少量的碳粉，试管壁上还有少量砖红色和光亮红色的物质。

问题：1.为什么我们要将木炭燃烧至有红晕产生，怎样把握氧化铜干燥程度?答：因为查资料那些没有明确的说明，所以我们拿木炭的干燥程度来进行对比，我们小组先做的是木炭的干燥，估计一下大概干燥的时间，再对氧化铜进行相同时间的干燥。

2.实验过程中，为什么试管壁上仍有少量的水珠生成？答：在实验前我们将试管加热干燥，并且炭和氧化铜都干燥完全，可能是在空气中放置炭，炭中的灰分对水蒸气有强的吸附能力，还会带入少量的水分，也有可能是试管为干燥完全，但是这个对实验却没有太大影响。

木炭的氧化铜实验原理实验目的：本实验旨在探究木炭与氧化铜的化学反应，通过研究木炭在高温下与氧化铜的反应过程，了解化学反应的基本原理，以及探索实际应用中的可能性。

实验原理：木炭是一种燃料，主要成分是碳，具有较高的燃烧热值。

氧化铜是一种氧化物，化学式为CuO，是一种黑色固体。

在高温条件下，木炭可以与氧化铜发生还原反应，生成金属铜和二氧化碳。

还原反应的原理是指，一种物质失去氧或获得氢，从而使其氧化态下降的反应。

在实验条件下，木炭作为一种还原剂，能够夺取氧化铜中的氧原子，使其还原成金属铜。

实验步骤：1. 准备实验器材：包括砂芯燃烧炉、试管、氧化铜粉末和木炭颗粒等。

2. 将氧化铜粉末平均地放入试管中，填充到一定高度。

3. 加入适量的木炭颗粒，并轻轻摇晃试管，使木炭与氧化铜充分混合。

4. 将试管置于砂芯燃烧炉中，用酒精灯对试管进行加热，观察反应过程。

实验现象：随着试管受热，木炭与氧化铜发生化学反应。

最初，试管内为黑色氧化铜粉末和木炭颗粒的混合物。

当试管受热达到一定温度后，氧化铜粉末逐渐变成红色，同时产生了金属铜的光亮。

同时，还会伴随着气体的产生，这是二氧化碳气体的释放。

整个反应过程伴随着明显的颜色变化和气体的释放，直观而清晰。

实验结果：实验结果表明，经过热解，木炭与氧化铜发生了还原反应。

黑色的氧化铜被还原成了红色的金属铜，同时产生了大量的二氧化碳气体。

随着反应的进行，试管内的反应物发生了明显的变化，反应最终得到了金属铜和二氧化碳两种产物。

实验分析：木炭与氧化铜的反应为还原反应，木炭作为还原剂参与了反应过程，夺取了氧化铜中的氧原子。

这一反应过程中，氧化铜发生了化学变化，由二价氧化物还原为了金属铜。

这一实验结果从化学反应的角度验证了木炭作为一种还原剂的特性。

实际应用：木炭与氧化铜的化学反应过程在现实生活中具有一定的应用价值。

例如，这一反应可以用于提取金属铜。

在工业生产中，通过这一还原反应，可以从氧化铜中提取出金属铜，为资源的综合利用提供了可能性。

木炭还原氧化铜华东师范大学化学教学论实验论文摘要：实验通过在试管中用酒精灯加热充分烘干好的氧化铜粉和木炭粉混合物，进行初三化学教材上的木炭还原氧化铜的实验，在严格按照实验规范操作进行实验失败后，分析了实验失败的原因，并对实验成功的关键进行研究。

关键词：木炭还原氧化铜失败原因一、实验目的1．熟练掌握木炭还原氧化铜实验操作技术，演示时能做到规范操作。

2．探究并初步掌握木炭还原氧化铜实验的最佳反应条件以及实验成功的关键。

二、实验用具大试管1只、蒸发皿2个、称量纸若干、铁架台及铁夹1套、玻棒1根、附导管的橡皮塞1套、托盘天平1台、酒精灯2个、钥匙1个、研钵2个、火柴1盒三、实验药品炭粉、氧化铜粉、澄清石灰水四、实验装置图1 木炭还原氧化铜图2 烘干操作五、实验步骤1．称取0.8g木炭粉（打算用0.4g干燥的木炭粉，按照木炭与氧化铜质量配比为1:10进行实验，因为烘干过程会造成木炭粉损失，故称取0.8g木炭粉），放在蒸发皿中用图2所示装置进行烘干，用酒精灯大火加热到木炭粉出现红晕为止，边快速搅拌边加热，耗时30分钟不见红晕现象，不搅拌继续加热后见红晕现象，停止加热。

待冷却后在研钵中用力研磨5分钟，使木炭粉足够细；2．称取6g氧化铜粉末（计划用4g氧化铜进行实验，考虑到烘干过程氧化铜质量减少故称取6g）进行按图2所示进行烘干，烘干3分钟后取出冷却，冷却后在研钵中用力研磨5分钟，使氧化铜粉末足够细以使反应时充分接触；3．用托盘天平称取已经烘干研磨好的0.3g木炭粉（烘干后只有刚好0.3g）和3g氧化铜粉末，将其混合搅匀，用纸槽将其加入试管底部，如图1所示，搭好实验装置，微热试管，检查装置的气密性。

4．点燃酒精灯对试管加热，先预热，再对着试管底部集中加热。

六、实验注意事项1．实验所有药品均需充分烘干，木炭粉需加热至出现红晕现象时停止烘干，除去水分及杂质。

2．反应物要研细混匀。

为了使氧化铜和木炭这两种反应物充分接触，要把刚烘干过的木炭放在研钵中研细，再加烘干并研细的入氧化铜混匀，研磨过程中木炭粉和氧化铜粉末各要至少用力研磨5分钟，以使反应物能充分接触。

木炭还原氧化铜实验设计
一(综述
“木炭还原氧化铜”是中学教学中一个非常重要的固固高温放热反应实验，该实验验证了C的还原性，从而进一步了解氧化还原反应的本质，在固定的条件下，还原剂能够夺取氧化物中的氧，自身被氧化。

、该实验成功的标志:
(1)有鲜明现象证明反应生成铜单质，最好效果是得到紫红色铜块。

(2)有鲜明现象证明反应生成了二氧化碳(石灰水浑浊)。

(3)反应放热，应发现反应启动后停止加热仍继续红热燃烧。

3、由于炭和氧化铜的晶型结构相当稳定，使得反应的活化能较高，又因为固相反应多在表面进行，从而导致试验成功率比较低，是中学实验中的疑难实验，又加之实验条件不易控制，从而实验更难成功，因此需要通过正交试验来挑选出最佳方案。

4、木炭还原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。

但若按照课本上的操作进行，很难达到预期的目的，出现的情形往往如下:反应几乎不发生，即使发生，得到的单质铜也很少，一旦移开酒精灯，发生着的反应就会自行停止;澄清石灰水几乎不变混浊。

很多同行对这个实验进行了改进，改进的方向:
一、是选择适当的反应物质量比，木炭和氧化铜的比例是关键。

按反应方程式计算木炭和氧化铜的比例是l:13.2,考虑到木炭含有杂质木炭应过量20%,因此采用1:10.6的比例或木炭过量更多些采用1:7的比例。

二、碳的类型。

还原剂的类型也是影响试验成功的重要因素，因此采用，木炭、石墨、焦炭等种类，从而选出最合适的还原剂。

三、氧化铜的类型。

采用不纯的氧化铜做实验效果较好最好采用20%的工业纯氧化铜和80% 的分析纯氧化铜混合使用或采用新制的氧化铜或炭粉做实验等。

《木炭还原氧化铜》实验株洲市第十九中学石琼一、实验在教材中的地位及作用本实验选自人教版九年级化学上册第六单元课题1《金刚石、石墨和C60》中的木炭还原氧化铜的实验。

通过木炭还原氧化铜的实验探究，得出碳单质具有还原性这一化学性质，为学习课题3中一氧化碳的还原性奠定坚实的基础。

二、原实验存在的不足1、实验时间长，实验现象不明显；2、实验结束后，待试管冷却把试管里的粉末倒在纸上观察，在冷却的过程中，会有空气进入试管，容易导致生成的铜重新被氧化，使实验失败。

三、实验的改进与创新之处1、将木炭粉与氧化铜粉末按1：10的比例用胶水调成糊状，小心地粘在试管内壁。

为了确保胶水对本实验没有干扰，我反复多次做了加热胶水和氧化铜的混合物的对比实验，均未观察到石灰水变浑浊及其他现象。

2、将直角玻璃导管改成用胶皮管连接两根玻璃导管。

这样，实验结束后，便于用弹簧夹夹紧胶皮管，防止空气进入。

四、实验教学过程1、提出问题：碳能和氧气发生氧化反应，那能和某些氧化物发生氧化反应吗？（直入课题，激发学生的探究欲望）2、作出假设：假设①：碳不能和某些氧化物发生氧化反应假设②：碳能和某些氧化物发生氧化反应，生成二氧化碳……（为了验证猜想，下面我们以木炭和氧化铜为例进行实验探究）3、实验装置与器材：木炭、氧化铜、澄清的石灰水、铁架台、试管2支（15*150mm,20*200mm）、酒精灯（加网罩）、带橡皮塞的导管、药匙、火柴等4、实验步骤：①检查装置的气密性②装药品，固定试管③点燃酒精灯（加上网罩），加热混合物（引导学生观察实验装置，与实验室用高锰酸钾制氧气的装置相比较）④停止实验，先将导管从石灰水移出，然后再熄灭酒精灯，用弹簧夹夹紧胶皮管（引导学生思考原因，激发学生的思维）⑤观察实验现象，记录并分析（小试管中澄清的石灰水变浑浊，大试管中黑色固体变红）5、得出结论：碳具有还原性（写出该反应的化学方程式。

）＝＝＝2Cu+CO 26、拓展提升：（碳具有还原性，因此可用于冶金工业。

木炭和氧化铜反应
发生的化学反应类型为氧化一一还原反应。

木炭的主要成分为碳，是固态非金属单质，具有还原性。

氧化铜为金属氧化物，具有氧化性。

二者在高温条件下可以发生氧化一一还原反应。

木炭里主要的成分是碳，碳和氧化铜在高温下还原生成一氧化碳和铜，而这个现象需要一定时间。

在前期反应时，首先要进行预热，看到的现象会是将产生气泡，并且速度较快，这里的气泡则是排除试管里的空气。

在实验的中期，可以发现铜片慢慢由黑色变为红色，这是氧化铜被还原的效果。

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实验四“木炭还原氧化铜”预习提纲
一、实验目的
1.熟练掌握木炭还原氧化铜实验操作技术，演示时能做到规范操作。

2.探究并初步掌握木炭还原氧化铜实验的最佳反应条件以及实验成功的关键。

二、实验用具
大号、中号、小号试管各1只、蒸发皿1个、称量纸若干、铝箔（10厘米×10厘米）1个、铁架台及铁夹1套、玻棒1个、附导管的橡皮塞1套、托盘天平1个、煤气灯、酒
精灯各1个、钥匙1个、研钵1个、火柴1盒
三、实验药品
炭粉、氧化铜粉、澄清石灰水
四、实验装置
图1 木炭还原氧化铜图2 烘干操作
请同学根据提供信息进行预习有关“二氧化碳的制法和性质实验”的相关内容，完成【实验原理】、【实验步骤】以及对实验现象的预测等相关内容。

设计实验方案报告书开课学期 2014 至 2015 学年第 2 学期实验项目：木炭还原氧化铜实验设计学生XX：井娟、李娜、李颖、X丝路指导教师：杨国萍学号：专业：化学班级：化学教育完成日期：2015年4月16日实验项目名称：正交实验法探究木炭还原氧化铜最佳实验条件实验计划学时数： 8 课时学分数：所属课程：化学教学论课程性质：探究实验所属实验室：教法实验室起止时间：第7-8周一、文献综述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。

按照义务教育课程标准实验教科书初中化学[实验6- 2]的方法进行实验, 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。

有资料指出，其实这种砖红色物质是氧化亚铜而不是铜。

但反应失败时有的实验者将砖红色的氧化亚铜当作铜，致使学生产生误解，影响了对反应实质的把握。

有许多化学教学工作者都对这一反应进行了探索，对各因素的影响也已进行了大量研究，但侧重于单一参数变化对反应的影响。

而各种因素对反应的影响大小不同，每种因素又可以有不同水平，这些因素水平之间又相互制约，因而简单实验并不能揭示各因素影响的大小。

因此本实验通过正交设计法对反应进行探索，欲找到此反应中各因素影响的大小及此反应的最佳实验条件。

一、火焰温度。

不同的温度下反应结果不同，采用酒精灯罩改变火焰温度二、是选择适当的反应物质量比，木炭和氧化铜的比例是关键。

按反应方程式计算，木炭和氧化铜的比例是1:13.2，考虑到木炭含有杂质，木炭应过量20%，因此采用大约1:10的比例。

三、研磨时间。

因为木炭和氧化铜都是固体，研磨时间不同，颗粒大小就不同，接触的表面积就不同，因此采用改变研磨时间来改变接触面积。

实验6-2木炭还原氧化铜一、使用教材人民教育出版社，义务教育教科书，九年级化学，上册二、实验器材仪器：石英试管，酒精喷灯，铁架台，橡胶塞，橡胶导管，普通试管，升降台等。

药品：木炭粉、氧化铜粉末、澄清的石灰水。

三、实验创新要点/改进要点将酒精灯（加金属网罩）改成酒精喷灯四、实验教学目标本实验的教学目标为：1.通过木炭与氧化铜的反应了解还原反应；2.了解还原反应操作中的注意事项。

本实验的重难点为：重点，木炭的还原性；难点，成功完成实验的诸多注意事项。

六、实验教学内容说课标：通过木炭还原氧化铜的实验，使学生了解到木炭具有还原性，为后续第八单元学习金属贴的冶炼而打下基础。

说教材：本实验位于，第六单元碳和碳的氧化物课题1 金刚石、石墨、C60的化学性质，单质碳的还原性。

说学生：学生在之前的学习中学过类似的实验操作——制取氧气，实验操作的过程非常相似。

但两个反应的条件不同，在制取氧气中反应条件只需要加热，而本实验则需要高温。

七、实验教学过程实验步骤：1.分别称量烘干后的木炭粉和氧化铜粉末，并按照一定比例用研钵研磨混合；2.组装仪器，添装药品；3.用酒精喷灯加热，观察实验现象；4.实验结束后，熄灭酒精喷灯，先将导管从石灰水中移出，再用弹簧夹夹住胶皮管，待装置冷却后倒出粉末，进行观察。

影响实验成功的因素：1.木炭与氧化铜的比例。

通过实验证明，木炭与氧化铜的质量比为1:10时，实验效果最好。

2.加热的温度。

通过实验证明，用酒精喷灯加热效果更好，因为酒精喷灯能达到的温度更高。

3.使用新制的氧化铜。

通过实验证明，使用新制的氧化铜进行实验效果更好。

八、实验效果评价要想有教好的实验效果，本实验中要注意三个因素：1.木炭与氧化的质量比为1:10；2.反应最好用酒精喷灯加热；3.使用新制的氧化铜粉末。

通过实验培养学生严谨的态度。

首先，教师在进行演示实验之前应该多练习几次，以保证课上能够成功演示实验。

教师要将这种严谨的态度传递给学生。