【微信精品文章】对木炭还原氧化铜实验的新认识

对木炭还原氧化铜实验的新认识

董旭刚

（陕西师范大学附属中学 陕西西安，710062）

摘要

通过对“木炭还原氧化铜”实验现象的仔细观察，利用碳和二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳的原理，获得一个一氧化碳还原氧化铜的新方法。

关键词

木炭；氧化铜；一氧化碳

木炭还原氧化铜是义务教育阶段一个比较难做的实验，笔者在查阅文献后发现大家过多的把目光集中在原料的用量比例、实验装置的改进以及加热方式的优化上，而忽视了一氧化碳对实验的影响[1,2]。笔者对此实验稍加改进发现这是一个很好的一氧化碳还原氧化铜的实验。

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实验原理

碳还原氧化铜生成的二氧化碳在高温条件下继续和过量碳反应生成一氧化碳。在试管中用木炭粉部分包埋表面被氧化的铜片，加热后发现没有被木炭粉包埋的那部分铜片表面也被还原。

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实验用品

木炭粉、铜片、澄清石灰水、酒精灯、镊子、试管、单孔塞、导管、橡胶管、止水夹、铁夹、铁架台、灯罩、试管、烧杯、剪刀、火柴、木块。

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实验过程

3.1实验步骤

3.1.1剪一块1cm×5cm大小的铜片。在酒精灯上加热至红热状态，然后在空气中自然冷却，铜片表面被氧化成黑色的氧化铜。

3.1.2取约0.5g木炭粉装入18mm×180mm试管，将步骤3.1.1中所得的铜片放入试管，使其一半左右的表面被木炭粉包埋。

3.1.3安装仪器，如图1所示。

图1 一氧化碳还原氧化铜装置

3.1.4充分预热后，先加热木炭粉包埋铜片的部分，可观察到澄清石灰水变浑浊。后着重加热未包埋部分，可观察到铜片表面由黑色变成黄色。然后取出导管，用橡胶管套在导管口并用止水夹夹住，防止空气进入试管。最后停止加热，让试管和其内物质自然冷却。

3.1.5倾倒出试管内的物质，取出铜片，用清水冲洗，可观察到铜片光亮如初。

3.2实验现象分析

如表1所示。

另外，经查氧化铜分解需要1105℃的高温[3]，酒精灯火焰是达不到这个温度的[4]。而且氧化铜受热分解首先生成的是氧化亚铜和氧气，氧化亚铜是砖红色。所以此实验排除氧化铜受热分解的干扰。

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实验注意事项

木炭粉应提前烘干；铜片一半左右的表面被木炭粉包埋；充分预热；注意着重加热未包埋部分的铜片；实验后期注意防止倒吸及空气进入；由于加热时间稍长，部分装置处于高温状态，所以操作时要防止烫伤。

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总结

在大试管中加热被木炭粉部分包埋的表面被氧化的铜片，包埋部分主要发生的是木炭和氧化铜的反应，生成的二氧化碳一部分由导管溢出使澄清石灰水变浑浊，另一部分和木炭反应生成一氧化碳。未包埋部分的氧化铜被生成的一氧化碳还原，呈现光亮的黄色。

实验中铜片表面的氧化铜的量很少。反应过程中产生的一氧化碳也是少量的，而且还与未包埋的氧化铜发生反应。尾气中基本检测不到一氧化碳，所以也就可以省去专门的尾气处理装置。此实验不用单独的一氧化碳发生装置，节省了课前准备和课堂演示时间，整个操作比较简单、方便，实验现象明显。

参考文献

[1]李颖，杜晶晶.木炭还原氧化铜实验改进2例[J].化学教育，2010(02)：71-72

[2]陈承声，王欣，唐周汉.木炭还原氧化铜实验成功的关键再探[J].化学教育，2010(02)：68-70

[3]朱洪法.精细化学品辞典[M],北京：中国石化出版社，2016：920

[4]钱扬义，陈健斌，吴宗志,等.在掌上实验室探究酒精灯火焰温度—得出不同的结论[J].化学教育，2003(01)：39-41

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