碳还原氧化铜的探究
碳还原氧化铜的化学方程
碳还原氧化铜的化学方程在化学中，碳还原氧化铜是指碳电子的还原反应，即由碳原子与氧化铜(Cu2 +)相互作用而形成铜氢复合物(CuH)的反应。
碳还原氧化铜的化学方程式是：C(s) + Cu2 + (aq) CuH(s)与其他元素的氧化还原反应不同，碳还原氧化铜的反应主要发生在碳表面和一些稀有金属-氧化铜溶液中。
由于反应发生在碳表面上，因此必须使用非晶状碳质，即碳纳米管或碳纤维来催化这种反应。
碳还原氧化铜的反应是通过碳向Cu2 +提供电子实现的。
该反应是一种热端反应，其中碳的表面电荷将氧化铜的正面的电荷粉碎，从而使它们可以结合，形成CuH。
反应室温下，碳还原氧化铜的反应速率较慢。
但是，当反应温度升高时，反应速率也会升高，由于氧化物的溶解度也会升高，这可以显著提高反应速率。
在温度升高后，添加碳表面电荷可以进一步提高反应速率。
碳还原氧化铜反应可以用于生产铜催化剂，用于催化氢氧化物和烃类的燃烧反应，以及用于合成烯烃类化合物的合成反应。
此外，碳还原氧化铜反应也可以用于制备含氢铜膜。
碳还原氧化铜反应是一种有效的生物活性体系，可以用于生物质处理。
它可以将生物质中含有氧化物的物质，如羟基脲醛、醛酮醛酮和葡萄糖醛酮，转变成亲水性的铜氢复合物，这些物质可以被微生物用作新的养分源。
碳还原氧化铜的反应还可以用于合成铜纳米粒子，以制备用于太阳能电池等设备的光催化剂。
在水溶液中，用碳表面电荷启动的碳还原氧化铜反应可以稳定控制铜纳米粒子的生长及其加工性能，以及其质量和结构。
此外，碳还原氧化铜反应还可以用于制备碳纳米管，这种碳纳米管具有高比表面积和表面电荷等强大的催化性能，并在电解质电池中产生有趣的结果。
总之，碳还原氧化铜的反应是一种非常有用的化学反应，可以用于制备各种各样的催化剂和碳纳米结构，从而为世界带来能源变革和产业机遇。
木炭还原氧化铜的化学方程现象
氧化铜与木炭还原
氧化铜是一种常见的有机物，它是由氧化铜和氧化碳组成的。
由于氧化铜易溶于水，因此它在水中极易溶解，并可以通过水溶液的方式进行还原。
在实验中，我们使用木炭作为还原剂来还原氧化铜。
木炭是一种碳含量很高的碳材料，它的碳含量可以达到90％以上。
因此，木炭可以作为一种有效的还原剂，用来还原氧化铜。
氧化铜与木炭还原的化学反应如下：
2CuO + C → 2Cu + CO2
其中，CuO为氧化铜，C为木炭，Cu为铜，CO2为二氧化碳。
反应过程中，氧化铜与木炭发生化学反应，氧化铜被还原为铜，同时产生二氧化碳。
实验中，我们将氧化铜和木炭放入烧杯中，用火加热，发现氧化铜逐渐被还原为铜，同时烧杯中出现白色的烟雾，这是二氧化碳的特征。
实验结果表明，氧化铜与木炭发生反应，氧化铜被还原为铜，同时产生二氧化碳，反应过程如上所示。
结论
氧化铜与木炭发生反应，氧化铜被还原为铜，同时产生二氧化碳，反应过程如下：2CuO + C → 2Cu + CO2。
碳还原氧化铜的热效应及实验现象
1. 碳还原氧化铜的热效应及实验现象碳还原氧化铜是一个常见的化学实验，其热效应和实验现象备受关注。
在这篇文章中，我们将深入探讨碳还原氧化铜的热效应和实验现象，以及对这一主题的个人观点和理解。
2. 实验原理碳还原氧化铜的实验原理非常简单，即将氧化铜与碳粉混合，在高温下加热反应。
化学方程式如下：CuO + C → Cu + CO2在这个反应中，氧化铜被还原为铜金属，同时碳被氧化为二氧化碳。
这是一个放热反应，释放出大量热能。
3. 实验现象在进行碳还原氧化铜的实验时，我们会观察到一系列明显的实验现象。
当加热混合物时，发出明亮的红色火焰，伴随着浓烟的产生。
这是碳在高温下燃烧的结果，释放出能量。
随后，我们会观察到氧化铜的颜色逐渐变化，从黑色转为红色，最终变为金属光泽的铜色。
集装瓶内会观察到二氧化碳气体的产生，可以用氢氧化铜溶液的变化来证明。
这些实验现象清晰地展现了碳还原氧化铜反应的过程和结果。
4. 热效应碳还原氧化铜的反应释放出大量热能，这一热效应是实验中的关键。
热效应可以用来验证反应类型、计算反应热等。
在这一实验中，观察到的强烈的火焰和高温现象，实际上是在释放热能。
这种热效应不仅说明了反应是放热反应，也为我们提供了实验数据和观察现象。
5. 个人观点和理解对于这一实验现象和热效应，我个人的观点和理解是：通过碳还原氧化铜的实验，我们可以直观地感受到化学反应释放热能的过程，并且了解到热效应在化学实验中的重要性。
这不仅是化学知识的验证和应用，也是对科学实验方法的启发和培养。
6. 总结与回顾通过深入探讨碳还原氧化铜的热效应及实验现象，我们加深了对这一主题的理解。
实验原理、观察到的现象以及热效应的个人观点都得到了充分的阐述。
通过这篇文章的阅读，读者能够全面、深刻地了解碳还原氧化铜的化学原理和实验现象，以及热效应在其中的重要作用。
在这篇文章中，我们深入探讨了碳还原氧化铜的热效应及实验现象，并共享了个人观点和理解。
希望这些内容能够对读者有所启发和帮助，让大家对化学实验有着更深入的认识和理解。
氧化铜被生物碳还原温度
氧化铜被生物碳还原温度
氧化铜是一种常见的无机化合物，广泛应用于电子工业，化工工业等领域。
然而，氧化铜的生产和使用也带来了环境问题，因为氧化铜是一种有害的废弃物。
通过生物碳还原技术，可以将氧化铜还原为铜，同时减少环境污染。
生物碳还原是利用微生物代谢能力，将有机物碳源作为电子给体，利用微生物代谢活动还原金属氧化物的过程。
在这个过程中，微生物将有机碳源代谢成为二氧化碳释放出电子，与金属氧化物反应，还原为金属。
氧化铜的生物碳还原温度是一个重要的参数，直接影响还原效率和生产成本。
实验结果表明，氧化铜的生物碳还原温度在35℃-45℃之间效果最佳。
低于35℃时，微生物的活性下降，还原效率降低。
高于45℃时，微生物的代谢过程会被破坏，导致还原效率显著下降。
因此，35℃-45℃是氧化铜生物碳还原的最佳温度范围。
除了温度，还有其他一些因素也会影响氧化铜的生物碳还原效果。
例如，有机碳源的种类、浓度、pH值等。
因此，在进行氧化铜生物
碳还原实验时，需要对这些因素进行控制和优化，以提高还原效率。
生物碳还原技术是一种环境友好的技术，可以将废弃物转化为有用的金属，并减少环境污染。
通过对氧化铜的生物碳还原温度的研究，可以优化生产工艺，提高生产效率和降低成本。
未来，这种技术还有很大的发展潜力，在实践中有着广泛的应用前景。
- 1 -。
碳还原氧化铜实验条件优化探究
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
碳与氧化铜的反应现象
炭与氧化铜反应的实验现象
实验现象：
1、黑色粉末逐渐减少，有红色粉末生成，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。
2、反应的化学过程为：木炭具有还原性，所以碳与氧化铜在高温的条件下生成铜和二氧化碳。
3、在这个反应里，氧化铜失去氧而变成铜，这种含氧化合物里的氧被夺去的反应叫做还原反应，木炭使氧化铜还原为铜。
实验步骤：
1、按从下到上安装好仪器，试管中略向下倾斜。
2、将木炭粉和黑色氧化铜分别充分烘干后，按一定的质量比称取两种黑色粉末，放入研钵中反复研碎、混匀。
3、用药匙或小纸槽将黑色混合物放进试管底部，塞上带有橡皮塞的直角玻璃导管，玻璃导管的另一端插入另一支盛有澄清石灰水的试管中。
4、点燃酒精灯，先预热试管，然后集中在盛有混合粉末处加强热。
现象分析：
1、黑色粉末变成亮红色.【说明氧化铜被还原成铜单质,即说明碳在高温下有还原性】
2、生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊.【木炭被氧化后生成了二氧化碳气体】。
一氧化碳还原氧化铜实验步骤及注意事项
3．点燃加热尾气的酒 精灯。
4．加热CuO。 5．停止加热CuO。 6．通入CO至装置冷却. 7．停止点燃精品课尾件 气。
• 注:①先通入CO一会儿 ,是为了防止玻璃管 内的空气没有排尽,加热时发生爆炸.
• ②继续通入CO到玻璃管冷却为止,是为了 防止生成的铜重新被氧化为氧化铜.
• 总之:"CO早出晚归,酒精灯迟到早退" ， 也说“先通后点防爆炸，先熄后停防氧 化。”
• ③用酒精灯点燃是进行尾气处理:防止一 氧化碳污染空气，使人中毒.
• 注：此试验最好 应在通风橱中进行:防 止没除净的CO使人中毒
精品课件
碳还原氧化铜实验结束的操作-概述说明以及解释
碳还原氧化铜实验结束的操作-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容如下：实验中，我们进行了碳还原氧化铜的实验，并通过实验步骤和实验结果对实验过程进行了详细描述与分析。
本实验的目的是研究碳在高温条件下与氧化铜反应所产生的化学变化，并通过操作结束步骤对实验的完整性进行总结。
我们首先在实验中提出了碳还原氧化铜的假设，并设计了相应的实验步骤来验证这一假设。
通过仔细控制实验条件并观察实验现象，我们得出了一系列实验结果，包括氧化铜颜色的变化、产生的气体的性质以及实验容器的重量变化。
通过实验结果的分析，我们发现在高温条件下，碳与氧化铜发生了化学反应，生成了一种新的物质。
此外，我们还观察到了气体的产生和实验容器质量的减少，这些都是碳还原氧化铜反应的特征性现象。
同时，我们还对实验结果进行了进一步的讨论与解释。
最后，在文章的结尾部分，我们给出了对整个实验的总结，并提出了操作结束步骤，以保证实验的安全与环境的保护。
在操作结束步骤中，我们注意到了实验残留物的处理和设备的清洁，以及实验室环境的消毒等重要事项。
这些操作结束步骤的执行，不仅能够确保实验的完整性和安全性，也是对科学研究的负责态度的展示。
综上所述，本文将详细介绍碳还原氧化铜实验的概述和操作结束步骤，以提供给读者对实验过程的全面了解和操作的参考。
该实验的研究结果对于深入理解碳在高温条件下与氧化铜反应的机理有着重要的意义，并为相关领域的研究提供了有价值的参考依据。
1.2文章结构文章结构部分主要用于介绍本篇文章的组织结构和内容安排，帮助读者更好地理解整篇文章的逻辑顺序和内容关系。
在本篇文章中，文章结构部分的内容应该包括以下几个方面：首先，介绍文章的整体组织结构。
可以说明文章由引言、正文和结论三部分组成，并简要概括每个部分的主要内容和目的。
接着，详细介绍引言部分的内容。
可以说明引言部分的目的是为了引入读者对碳还原氧化铜实验的背景和意义，并简要概括引言部分包括概述、文章结构和目的三个方面的内容。
碳还原氧化铜
碳还原氧化铜
碳还原氧化铜是一种常见的化学实验，其目的是通过还原反应将氧化铜还
原成为纯铜。
本文将会详细介绍碳还原氧化铜的实验步骤、原理以及注意事项。
实验步骤：
1. 将一定量的氧化铜样品放入瓷坩埚中。
2. 将一小块细小的木炭块放在氧化铜样品上。
3. 将瓷坩埚放入烧杯中，烧杯充满水，并把烧杯放在热板上加热。
4. 把木炭点燃，加热瓷坩埚。
5. 等待一段时间后，将木炭和瓷坩埚放凉，然后将瓷坩埚中的残留物称重。
6. 计算得出还原了多少氧化铜。
注意事项：
1. 在实验过程中需要佩戴防护手套和护目镜，以免受到化学品的伤害。
2. 在加热瓷坩埚时，需要逐渐加热，以免瓷坩埚破裂。
3. 加热木炭时，需要注意火势是否过大，并要防止火花溅出。
原理：
碳还原氧化铜是一种还原反应。
反应式为：
CuO(s) + C(s) -> Cu(s) + CO2(g)
在这个反应中，氧化铜（CuO）被还原成纯铜（Cu）和二氧化碳（CO2），木炭（C）作为还原剂参与了反应。
在这个反应中，木炭中的碳在被加热时会产生一些不稳定的碳化合物，这
些碳化合物会反应生成一些高温的气体（如CO和H2），这些高温气体会与氧化铜反应，使其还原成为纯铜和二氧化碳。
总之，碳还原氧化铜是一种常见的化学实验，通过玩具实验可以直观的观
察到金属在还原反应中的变化，其某种程度上是学习化学的过程中的必修实验
之一。
碳还原氧化铜实验
碳还原氧化铜实验一、教材分析1、“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。
2、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。
二、学情分析木炭还原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。
学生是从这个实验开始接触氧化还原反应,为九年级化学下册金属的冶炼等知识做铺垫。
三、教学目标1、知识与技能:a、知道碳单质的化学性质b、掌握木炭还原氧化铜的实验方法2、过程与方法：a、学习对实验的探究以及创新b、通过本次实验对其他类似实验有初步认识3、情感•态度•价值观：a、通过本次实验培养学生的自主探究能力b、通过实验培养学生的科学素养四、教学重、难点1、本次实验中对碳单质还原性的理解是重点也是难点五、教学过程移出托盘天平，并将称量纸上的氧化铜倒入干净的研钵中，经过研磨后把研钵中的氧化铜倒入坩埚中并将坩埚放置在泥三角上用酒精灯加热（需预热）。
除须称取1g碳粉外步骤同上。
把经过烘干的碳粉与氧化铜粉末混合均匀，用药匙或纸槽小心地铺在试管底部，并根据上图将试管固定在铁架台上。
并将玻璃导管的一端伸入盛有澄清石灰水的试管中。
用酒精喷灯加热盛有氧化铜粉末与碳粉的试管中（需预热），集中加热药品所在部位(加热时间不能太长，试管可能会能变形）。
当试管中的黑色粉末（氧化铜与碳粉的混合物）逐渐出现紫红色或红色晶体后停止加热。
先撤出伸入盛有澄清石灰水的试管的玻璃导管，再撤出酒精灯。
待试管冷却后（冷却时绪防止空气进入试管中）将试管从铁六、板书设计碳还原氧化铜实验一、实验目的1、知道碳单质的化学性质2、掌握木炭还原氧化铜的实验方法二、实验原理实验原理主要反应：C+2CuO =高温= 2Cu+CO2↑（置换反应）副反应：C +CuO =高温= Cu + CO↑（炭过量）碳氧化铜铜一氧化碳C + 4CuO =高温= 2Cu2O + CO2↑（氧化铜过量三、实验步骤1、检查装置气密性2、将托盘天平放置于水平桌面上，在托盘天平的左盘与右盘上放上两形状面积薄厚完全相同的称量纸。
木炭还原氧化铜
木炭还原氧化铜实验目的：通过了解碳在高温时具有还原性实验原理:碳在高温时可以使氧化铜还原成金属铜C+2CuO=CO2↑+Cu。
由于实验实在是试管中进行，存在有一些空气，所以实验中会存在一些副反应如：C+O2=CO2,CO2+C=2CO等。
实验过程及现象:装置图1、取适量的碳粉（约蒸发皿体积的四分之一）于蒸发皿中，用煤气灯烘炒碳粉直至碳粉出现红晕，如岩浆的颜色。
冷却后得到黑色粉末。
2、取体积与碳粉差不多体积的氧化铜粉末烘炒。
冷却后得到黑丝粉末，颜色比碳粉浅。
3、取0.5g烘炒过的碳粉与4g的烘炒过的氧化铜于研钵中，研磨大约三分钟时间。
然后将混合物装入硬质玻璃试管中，夯实。
4、用煤气灯预热试管，然后集中火力对混合物加热。
试管内粉末变红热，如同燃烧起来，迸射出红色火星，此时立即停止加热。
石灰水变浑浊。
试管内无火星时，立即撤走石灰水。
待试管冷却后再将产物倒出来。
5、分别取0.5g碳粉和6.5g氧化铜、0.5g碳粉和5g氧化铜，实验过程与步骤3、4相同实验总结：1、装试剂时不要夯实，，比较上表发现夯得越实产物越少。
2、碳粉与氧化铜的干燥程度与实验的成功息息相关，二者必须充分烘干。
3、碳粉和氧化铜的研磨时间尽可能长，以使碳粉与氧化铜的接触面尽可能的大，增大试验成功可能性。
4、实验中冷却时要即使撤走石灰水，防止倒吸。
5、实验中要观察“舞台烟雾效果”最好能将导管插入水中，然后观察水面。
因为如果直接通入空气，无法排除白雾是由于试管中的粉末造成的可能。
6、在试管冷却之前，不要拔出胶塞，以防灼热的铜与氧气反应。
7、实验中如果碳粉不足，需要烘炒新的碳粉时，不要直接将新碳粉放在干碳粉上直接加热。
因为干碳粉经过干燥后质量较轻，较蓬松，加热会在两种碳粉之间形成气体对流，会出现一股黑烟。
8、实验中可以用铜粉加热制取氧化铜，这样可以使氧化铜更干燥。
9、实验中可以在玻璃导管后加上一截橡胶管，可以在冷却时用止水夹夹住胶管，防止铜与空气反应。
碳还原氧化铜实验
碳还原氧化铜实验一、【实验现象】黑色固体粉末逐渐变成红色,导气管口有气泡产生，澄清的石灰水变浑浊。
1、刚开始预热，石灰水中立即产生气泡，但不变浑浊，原因是开始预热时，氧化铜不能和木炭反应，装置中的空气受热膨胀，从导管口逸出，所以石灰水不变浑浊.2、碳还原氧化铜中，石灰水变浑浊：可能是碳和试管中的氧气反应生成的二氧化碳排出引起的3、环保：碳还原氧化铜实验中可能有一氧化碳产生，CO有很强的毒性，不可以直接排到空气中，要经过处理才可排放到空气中，，要进行尾气处理4、如何判断反应已完成？盛澄清的石灰水的试管中导气管口不再有气泡产生。
二、实验的改进5、使用氧化铜粉末与碳粉混合物作为药品，当木炭粉或氧化铜粉末过量，实验后铜粉的红色都会被黑色所覆盖，实验现象难于观察------------------ 氧化铜粉末改为表面覆盖一层氧化铜的铜片优点：使用覆盖有氧化铜的铜片代替氧化铜粉末具有操作简便、现象明显、便于观察现象的特点，而且实验后的铜片可以循环使用，在很大的程度上节约了药品。
6、实验时间长用酒精喷灯代替酒精灯，或在酒精灯上加上网罩一一火焰集中，提高温度7、停止加热时，应先将导气管从试管中撤出，防止石灰水回流炸裂试管，但是却容易造成外界的空气就会逆流回灼热的试管内，使刚生成的铜重新被空气中的氧气氧化成氧化铜装置的改进1、直角玻璃导管换成胶皮管，用止水夹来封闭导气管2、用玻璃管代替试管优点：节约药品通入氮气早出晚归的原因先通入氮气的原因：有可能会产生一氧化碳,而一氧化碳是易燃气体,与氧气一定比例混合加热会爆炸，所以之前通入氮气的目的是去除其中的氧气，防止爆炸，使实验更加安全.停止加热在通入氮气：①防止石灰水倒吸，炸裂玻璃管②将生成的二氧化碳全部送入石灰水中③防止炽热的的铜或碳被进入的试管中的氧气氧化。
碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究
碳还原氧化铜反应装置改进及实验探究摘要：针对教材中“木炭还原氧化铜”实验的不足，根据影响化学反应速率的外在因素，采取交互式控制单一变量的科学探究法，从炭粉的选择、反应物的质量比、加热方式、反应容器规格等方面，开展实验改进探索，获得较好的实验结果。
同时将探索的创新成果应用于课堂，以此提升学生的实验思维和实验素养。
关键词：木炭与氧化铜反应；实验装置改进；紫红色铜块；实验探究文章编号：1005-6629（2018）1-0071-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1问题的提出在人教版九年级《化学》上册第六单元课题1“金刚石、石墨和C60”中，为了探究碳单质在高温下能与某些氧化物反应，以此构建氧化还原反应的相关狭义概念，为后续铁的冶炼、高中氧化还原反应的学习打下基础，教材第110页设计了一套实验装置（图1）。
由于该反应是固相反应，对温度等反应条件要求比较高，按该装置做实验，其效果并不好，主要体现在石灰水变浑浊与黑色固体变成暗红色的进程不对称，且经成分分析，暗红色固体更多的是氧化亚铜，并非是铜单质。
在教学实践中，不少同仁也对该实验进行了探索改进，但实际教学中，教师普遍反映效果不佳，究其原因主要有：（1）对反应物加工要求高。
如需要粉粹机粉碎药品、烘干机烘干等；（2）实验仪器要求高。
如需要酒精喷灯、石英试管、挡风板等；（3）药品要求严格。
如药品氧化铜需指定用上海勤工化工厂生产的分析纯等；（4）实验时间过长等。
能否利用普通学校都能达到的简单条件如普通的药品、常规的试管、常见的酒精灯、简便的操作就能达到理想的实验效果？为此，开展了以下探索工作。
2原理的分析由此计算得出：理论分析表明该反应程度很大，但实际操作中，实验结果并不理想，这不是热力学的缘故，而是动力学上的障碍，即存在反应速率缓慢的问题，若改变影响该反应速率的外在因素，如温度、反应物颗粒大小、反应物之间的接触面积等，促成该反应一旦产生，反应过程中产生大量的热可以为后续反应提供一定的能量基础，那么反应就会快速进行，从而有效地熔化铜粒（铜的熔点为1083%），产生铜块，真正实现该反应。
碳还原氧化铜的探究
（） １ １将 ８支称量瓶洗 涤 ， 烘干 。制 备蔗糖脱水 炭并 研细 ， 烘干活性炭和木炭 ， 细备用 。 研 （） ２ 按照 ｍ（ ） Ｃ Ｏ ＝ ：１的比例 分别 称取 三种 Ｃ ： ｕ ） １１ ｍ（ 碳 和氧化铜的混合 物研磨 １ ２ ｉ 后分别装人 三个 ０到 ０ｍ ｎ 称量瓶中 ， 贴上标 签。同样 以 １ １ 、 ： 、： ．、 ： 、： ： ． １ ２ １１ ５ １１ １ １５ １ ２ ３
．
实验教学研究 ・
碳还原氧化铜的探究
刘 彬
（ 徐州市钿山中学 江苏 徐州 ２１０ ） ２１ ０
摘要 ： 介绍 了碳还原氧化铜微 型实验 的装 置、 方法和 实验条件 ， 并利 用数理统计 的方 法探 索了碳还原氧化铜 的最佳 条件 。 关键 词 ： ； 碳 氧化铜 ； 色化学 ； 绿 微型 实验 ； 正交试验法
１ ｌ １ ２ １ ３
１ ４ １ ５ １ ６
４ ７ ． １ ５ ｏ ． ２ ３ ．９ ９ ２４ ５ ０ ２９１ ０ ４ ７ ５ ３ ．５ ６ ｏ９ ０ ６ ．９ ９ ４１０ Ｉ ．４ ６ ７ ０ Ｘｌ ５ ７ ２ ９ ５ ５ ．３ ３ ．４ ５１ ． ８ ５ ０ ８ ０ ３５ １
将１ ８只称量瓶放人干燥器 中。
、
实验仪器 与试剂
￣７ ８ｍｍ硬质 玻璃 管 ， ｘ５ 陶土塞 ， 精 喷灯 ， 酒 尖嘴 半 球 型玻璃管 ［， 乳胶 塞 ，２ Ｂ微 量分析天平 ， ３２ 碳粉 与氧化 铜， 新配 制的澄清石灰水 。
二、 实验装置
碳还原氧化铜
学生是从这个实验中初次接触还原反应的，该实验在整个化学学习中是一个很重要的实验。
所以本次实验的成功与否至关重要。
具体操作步骤如下：
取一片长约7-8cm，宽约1cm的铜片，把表面可能存在的氧化物用砂纸除去。
在酒精灯上加热，使之表面生成一层氧化铜，如右图所示。
或把铜片烧红后立即伸入到集满氧气的集气瓶中，经过这样处理的铜片表面的氧化铜更均匀，实验的效果更明显。
为了达到对比的效果，不要把整片铜片都镀上氧化铜，但在平时的课堂操作中，在空气中处理也可以达到不错的实验效果。
在一干燥的试管中装入不超试管容积的木炭粉末经烘干处理，把覆有氧化铜的铜片埋在木炭粉末里。
按右图所示装配好仪器。
加热。
观察到澄清石灰水变浑浊后，移走导管，停止加热。
待试管逐渐冷却后，用镊子把铜片夹出。
洗净铜片表面的碳粉，观察现象。
(CO,C)还原实验的探究
还原实验的探究一、 木炭还原氧化铜的实验【实验操作】①把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管； ②将试管固定在铁架台上。
试管口装有通入澄清石灰水的导管；③集中加热； ④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。
观察现象并分析。
【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
【化学方程式】C+2CuO 2Cu+CO 2↑ ⏹ 反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
⏹ 在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。
⏹ 配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
⏹ 实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。
木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。
木炭在反应C+2CuO 2Cu+CO 2↑中作还原剂。
二、一氧化碳的还原性⏹ 一氧化碳还原氧化铜的实验：【实验装置】见下图（这是整套装置，但只需掌握虚线框中内容，并且下文的操作、现象、结论仅针对虚线框内的实验装置）。
1-稀盐酸2-大理石3-碳酸氢钠溶液4-浓硫酸5-木炭6-氧化铜7-氢氧化钙溶液【实验操作】①先通入一氧化碳，在加热前必须先检验一氧化碳的纯度②点燃尾部酒精灯③点燃酒精灯给玻璃管内的物质加热；④实验完毕，先熄灭酒精灯；⑤再通入一会儿一氧化碳直到试管冷却;⑥最后熄灭尾部酒精灯。
【实验现象】黑色粉末变成红色，生成的气体使澄清的石灰水变浑浊。
【实验结论】一氧化碳能使氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳。
【化学方程式】CO+CuO Cu+CO 2【注意事项】①检验一氧化碳纯度的目的：防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
②一氧化碳“早来晚走”，酒精灯“迟到早退”。
③一氧化碳“早来”，酒精灯“迟到”的目的：排净装置内的空气，防止加热空气和一氧化碳的混合气体引起爆炸。
④一氧化碳“晚走”，酒精灯“早退”的目的：防止灼热的铜重新被空气中的氧气氧化（2Cu+O 22CuO ）。
碳还原氧化铜实验的探索与改进
总第356期2021年2月碳还原氧化铜实验的探索与改进李思盛 张书生摘 要：在分析碳还原氧化铜实验难以完成原因的基础上，寻找简单易行的实验方法，最终形成现象明显、操作性强的实验方案。
关键词：实验；探索；改进作者简介：李思盛，本科，高级教师。
四川省成都市龙泉驿区教育科学研究院，610100张书生，本科，一级教师。
四川省成都市龙泉驿区同安中学校，610103基金项目：成都市教育科研课题《基于核心素养的初中化学实验教学策略研究》(编号：CY2018Y58)。
一、教材实验存在的问题人教版《化学(九年级上册)》中的木炭还原氧化铜实验要求为：把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管，并将试管固定在铁架台上，试管口装有通入澄清石灰水的导管(如图1所示)；用酒精灯(可加网罩以使火焰集中并提高温度，最好使用酒精喷灯)加热混合物几分钟；然后先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上；观察现象并分析[1]。
图1 用木炭还原氧化铜该实验是初中化学教学中的重要实验之一，但在实验过程中发现，本实验往往难以完成。
分析上述实验过程，可能主要有以下几方面原因：一是木炭与氧化铜粉末的质量比没有确定，合适的质量比可能更有利于反应的进行；二是碳的单质有多种，其化学活性有一定的差异，此处选择的“木炭”是否更能促进反应的进行，有待探索；三是反应所需“高温”难以实现。
此外，还有如何保证木炭粉末与氧化铜粉末干燥、如何保证现象更加明显等问题值得探讨。
同时该实验反应时间较长，严重影响课堂教学进度。
为此，教师对其进行了探索与改进。
二、改进实验分析按化学方程式C+2CuO —2Cu+CO 2↑高温计算反应所需的质量比为m(C)∶m(CuO)=3∶40≈1∶13.3。
从反应限度看，碳过量，有利于将氧化铜还原为铜。
若碳大大过量，剩余的碳因呈黑色，遮盖了红色的铜，又会致使现象不够明显。
通过多次实验，发现m(C)∶m(CuO)的质量比在1∶10～1∶12之间效果更佳。
碳与氧化铜反应的化学方程
碳与氧化铜反应的化学方程C（碳）+CuO（氧化铜）→CO（一氧化碳）+Cu（铜）这个方程式表示了当碳与氧化铜反应时，产生一氧化碳和铜的反应。
下面将详细介绍这个反应过程。
氧化铜是一种常见的无机化合物，它的化学式为CuO。
在常温下，氧化铜是一种黑色固体。
而碳是一种非金属元素，化学式为C。
在室温下，碳一般是固态存在的。
当碳与氧化铜反应时，反应中发生了氧化还原反应。
在这个反应中，氧化铜的氧原子被还原，而碳的氧化态被氧化。
氧化铜中的氧原子被碳夺取，形成了一氧化碳。
同时，碳中的原子被氧化铜中的铜原子夺取，形成了金属铜。
这个反应还可以用电子转移来说明。
碳中的原子失去了一些电子，它被氧化了。
而氧化铜中的铜离子（Cu2+）获得了碳中的电子，它被还原了。
这个电子转移过程导致了氧化铜中的氧原子和碳中的原子结合，并形成了一氧化碳。
同时，还导致了形成金属铜的离子。
这个反应的化学方程式表明了反应物和生成物之间的摩尔比例关系。
根据这个方程式，如果有1摩尔的碳和1摩尔的氧化铜反应，那么就会产生1摩尔的一氧化碳和1摩尔的铜。
在这个平衡方程中，碳和氧化铜的摩尔比例为1：1这个反应是一个放热反应，也就是释放热能的反应。
这是因为碳和氧化铜之间的反应产生了一个更加稳定和低能量的产物，即一氧化碳和铜。
反应过程中一氧化碳和铜的生成使得系统中的能量减少，从而释放了热能。
一氧化碳是一种无色、无臭、可燃性的气体。
它有许多重要的应用，比如用作燃料和还原剂。
金属铜是一种常见的金属，用于制造电线、管道、器具等。
总结一下，碳与氧化铜反应产生了一氧化碳和铜这两种产物。
这个反应是一种氧化还原反应，同时也是一个放热反应。
化学方程式C+CuO→CO+Cu说明了反应物和生成物之间的比例关系。
一氧化碳和铜在反应过程中释放热能，并且具有多种应用。
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碳还原氧化铜的探究
作者：刘彬
来源：《化学教与学》2011年第09期
摘要：介绍了碳还原氧化铜微型实验的装置、方法和实验条件，并利用数理统计的方法探索了碳还原氧化铜的最佳条件。
关键词：碳；氧化铜；绿色化学；微型实验；正交试验法
文章编号：1008-0546（201１）０９-00９１-0３中图分类号：G６３３．８文献标识码：Ｂ
doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１１．０９．０４４
碳的还原性是中学化学教学中的一个重点，而碳还原氧化铜的演示实验又是教学中的一个难点。
它是中学化学中首次接触的固相反应，而且是典型的高温固相反应。
碳和氧化铜均为黑色物质，如果配比不当，其中任何一种物质的剩余都会影响实验结果的观察。
再者，该反应活化能较高，８００℃才开始反应，在此高温下较易生成铜镜，现象明显。
但是这又会因试管局部受热而变形甚至损坏，造成了一定的经济损失，而且试剂的用量也较大，无论从实验教学效果的角度还是从经济与环保的角度看，该实验都需要改进。
为此，国内外有关学者作了大量的研究工作，对该实验从不同角度进行了改进，许多学者从实践和实用的角度提出了改进方案，例如通过颜色比较来判断生成物的化学成分，然后根据所生成的铜镜效果来确定最佳配比；有的是利用逐一验证法反复实验，然后选择最好的加热方式和最佳配比。
究竟碳还原氧化铜的最佳反应条件是什么？到底应采用什么实验装置和方法呢？经过探索，我采用微型实验并利用正交试验这种数理统计方法来分析，同时分离并称量出反应生成的单质铜的质量。
这样不仅实验效果明显，而且避免了不必要的重复。
将反应物用量由常规用量的３ｇ减少到０．０５０ｇ，反应时间缩短到１ｍｉｎ左右，这样更易于找到最佳的反应条件。
将常规试管改为Φ７×８５ｍｍ的硬质玻璃管，微缩后的氧化铜很容易被还原为光亮的铜镜。
采用微型实验能节省药品，减少废弃物的排放，显著提高了实验效果。
微型实验仪器精致小巧，很适合学生分组实验。
另外从环境保护和节约资源的角度出发，这样也有助于培养学生的环保意识。
一、实验仪器与试剂
Φ７×８５ｍｍ硬质玻璃管，陶土塞，酒精喷灯，尖嘴半球型玻璃管［１］，乳胶塞，３２２Ｂ微量分析天平，碳粉与氧化铜，新配制的澄清石灰水。
二、实验装置
三、实验步骤
１．仪器制作
陶土塞：如图２所示，用陶土做成双层塞晾干后，１０００℃焙烧即可。
２．实验方法
（１）将１８支称量瓶洗涤，烘干。
制备蔗糖脱水炭并研细，烘干活性炭和木炭，研细备用。
（２）按照ｍ（Ｃ）∶ｍ（ＣｕＯ）＝１∶１１的比例分别称取三种碳和氧化铜的混合物研磨１０到２０ｍｉｎ后分别装入三个称量瓶中，贴上标签。
同样以１∶１１．５、１∶１２、１∶１２．５、１∶１３、１∶１３．５的比例分别按照步骤（２）称取研磨后装入称量瓶。
将１８只称量瓶放入干燥器中。
（３）设计正交试验表，按表格称量反应物进行实验。
检测铜和氧化铜的含量。
四、实验数据
１．收率实验因素水平表
五、理论分析
在Ｃ（ｓ）＋２ＣｕＯ（ｓ）＝２Ｃｕ（ｓ）＋ＣＯ２（ｇ）反应中，
△Ｈθ２９８＝∑ν△Ｈθ２９８（Ｂ）＝－３９３．５＋０×２－（－１５５．２×２）－０＝
－８．１（ｋＪ·ｍｏｌ－１）
△Ｓθ２９８＝∑ν△Ｓθ２９８（Ｂ）＝２１３．６４＋３３．３０×２－４３．５１×２－５．６９＝１８７．５３（Ｊ·Ｋ－１·ｍｏｌ－１）
△Ｇθ２９８＝∑ν△Ｇθ２９８（Ｂ）＝－３９４．３８＋０－（－１２７．２×２）－０＝
－１３９．９８（ｋＪ·ｍｏｌ－１）
由计算知，△Ｈθ２９８＜０、△Ｓθ２９８＞０、△Ｇθ２９８＜０，从理论上分析，该反应在常温下为自发过程，但实际上该反应在常温下很难进行。
在高温体系中，可能存在更多的物质：Ｃ、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＣＯ、ＣＯ２等，产物之一的二氧化碳与碳又存在如下平衡：ＣＯ２＋Ｃ＝２ＣＯ，高温下如在９００℃，平衡气相组成中一氧化碳占３４．０％，而二氧化碳只有０．２％［２］，具体反应的热力学计算（数据来自文献［３］）如下：
由表４知，四种反应均有可能发生，随温度升高，反应更易进行，由于△ＧθＴ（１）与△ＧθＴ（２）、△ＧθＴ（３）与△ＧθＴ（４）接近，反应物应含有氧化亚铜和铜，故要求强化还原气氛（即碳量稍多些），使生成的氧化亚铜进一步还原为铜。
六、正交实验的结果分析
１．因素主次的确定
比较三个因素的极差，可见Ａ（即碳与氧化铜的质量比）的极差最大，其次是Ｃ（即混合物的总质量），而Ｂ（即碳的种类）的极差最小，极差越大，反映该因素水平变动时指标的变化越大，因此可以按照极差的大小顺序排出因素由主到次的顺序为：Ａ→Ｃ→Ｂ。
２．反应条件的选择原则
将各个因素的好水平组合起来，一段会得到较好的反应条件，但是，我们还应同时考虑因素的主次，在同样满足指标要求的情况下，对一些比较次要的因素可以按照制取方便、价格便宜的原则来选取水平。
３．反应条件的确定
本例中因素Ａ是主要因素，必须取它的好水平Ａ２，因素Ｃ是第二重要的因素，取水平Ｃ２较好，因素Ｂ是次要因素，取水平Ｂ２时收率约为９０．２２０％；取水平Ｂ１时收率约为８９．５８７％，收率降低不多，但制取蔗糖脱水炭却很麻烦，可取活性炭代替蔗糖脱水炭，因此，Ａ２Ｂ２Ｃ２或Ａ５Ｂ１Ｃ２都可能是较好的反应条件，但从实验方便的角度考虑，Ａ２Ｂ１Ｃ２为最佳的实验条件。
七、讨论
１．碳的选择
通过查阅资料，我发现碳还原氧化铜实验中的碳主要有以下五种：木屑、碳棒、活性炭、蔗糖脱水炭、木炭。
经过反复定性实验，选择活性炭、脱水炭、木炭作为一个因素的三个水平。
２．确定比例
碳还原氧化铜实验中，理论值ｍ（Ｃ）∶ｍ（ＣｕＯ）＝１∶１３．３，但是按这种比例实验效果并不好，为此我在１∶１１～１∶１３．５前后展开，确定了六种配比进行实验：１∶１１、１∶１１．５、１∶１２、１∶１２．５、１∶１３、１∶１３．５。
３．反应物质量的选择
刚开始，分别将反应物质量定为０．００３ｇ、０．００６ｇ、０．００９ｇ，实验后发现效果并不好，实验的产物中几乎都有黑色物质存在，其中０．００９ｇ效果稍好。
后来，将反应物质量增加到０．００９ｇ、０．０１８ｇ、０．０２７ｇ，完成１８个试验后，由结果看出０．０２７ｇ效果更好，最后，选择了０．０５０ｇ、０．０７５ｇ、０．１００ｇ作为一个因素的三个不同水平进行正交试验，效果明显。
４．反应装置的选择
由于微型试验中反应物用量少，反应温度高，故采用硬质玻璃管Ф７×８５ｍｍ制作微型仪器，用酒精喷灯作热源，现象明显，而且不会破裂，玻璃管可以反复使用。
５．二氧化碳的检验
采用尖嘴半球型玻璃管检验二氧化碳，因为尖嘴可以使二氧化碳有较长的停留时间，体系与大气相通，而半球型玻璃管易于存放澄清石灰水，此装置检验现象明显，而且可以反复使用。
参考文献
［１］王锦化．微型无机化学实验仪器的设计［Ｊ］．教学仪器与实验，１９９７，（４）
［２］叶大论．实用无机物热力学数据手册［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００２
［３］陈达辉，龙光宇．碳还原氧化铜实验的改进［Ｊ］．实验教学与仪器，１９９４，（Ｚ１）
［４］向庆华，李慈．用木炭和氧化铜做“铜热剂”实验［Ｊ］．化学教学，１９９９，（１２）
［５］傅献彩，沈文霞，姚天扬．物理化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９０．５
［６］董耀华．炭还原氧化铜的实验探讨与改进［Ｊ］．教学仪器与实验，２０００，（１１）。