中学化学实验 木炭还原氧化铜终稿

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。

3.在试验结束发现试管壁有裂痕，怎么产生的？
答：刚开始我们认为是因为试管中燃烧时候温度太高引起的试管破裂，但是试管可以承受的温度很低，这个可能性很小，后来我们认为是因为我们在实验过程中当试管中开始燃烧时候，我们就先把酒精灯给移开，但是导管还插在澄清石灰水中，导致澄清石灰水倒吸流入尚未冷却的试管里而使试管破裂
4.实验结果中的铜単质应该是光亮的红色颗粒，而我们却有一点砖红色的块状
物质产生，这个物质是什么？为什么有这样的现象？
答：这是因为反应为达到最好的程度，其中铜还是被部分氧化了，这个砖红色块状物质是氧化亚铜，我想有可能是因为在实验过程中炭和氧化铜接触不充分或者反应不完全，会生成没有完全还原的氧化亚铜。

但我们小组还是有很多红色金属光泽的铜颗粒。

5.网上查得“”国培计划（2011）教师教学能力提升中写到）、木炭还原氧化铜
实验的反应要加热到1000 ºC左右才能发生，所以本实验应用酒精喷灯加热，但是我们却用的是酒精灯，为什么？
答：据泰曼（Tamnann）规则，固相反应能够显著进行的温度是反应物的泰曼温度较低者决定的。

未查到炭还原CuO反应温度，可据泰曼温度估算：
碳单质及氧化铜的熔点
[4],熔点较低者为CuO，熔点1326℃，即1599K，
无机物的泰曼温度约为0.5T
m
），即527℃。

显然，炭还原CuO反应的温度在其泰曼温度约为800K（0.5T
m
正常燃烧的酒精灯温度（600℃左右）之下，酒精灯温度能顺利引发反应并显著进行。

6.按照理论知道：应该是气体和铜単质同时产生，可是实验中却先产生二氧化
碳气体，之后才发生光亮的铜燃烧？
答：我想是因为在产生二氧化碳的时候是已经开始反应了，只是温度还没有到最高的阶段，当温度达到一定的值时，反应就开始很剧烈，观察到光亮的火焰似燃烧。

7.为什么生成铜単质时候，试管中是形成光亮的火焰生成？
答：因为炭还原氧化铜是放热反应，放出大量热，可以促使反应加速进行。

8.按照我们所学知识知道，二氧化碳是无色的气体，可是试验中却发现二氧化
碳是白色烟雾，这是为什么？
答：我们猜想可能是在实验过程中反应温度太高，然后二氧化碳气体从试管中到澄清石灰水温度变化太大，导致它会凝华，它在空气中会迅速的升华为气态，升华要吸热，致使周围空气的温度降低，空气中的水蒸气受冷就会液化形成白雾，但只是猜想，还有和同学讨论出来的结果。

因为在网上没有找到答案，希望老师能给我们讲解一下。

10．在这个试验中，炭和氧化铜的配比也是很重要的，我们在试验中直接根据老师的要求按照一比十进行试验，还有其它比这个配比更好的么？
答：因为时间问题，我们没有做这个对比试验，通过上网查到合阳县黑池中学做的实验数据得到：木炭和氧化铜的反应，放热现象都很明显，质量配比为1∶7或1∶15的反应产物效果差，不宜选用；1∶9～1∶13反应产物的效果较好；选用的1∶10～1∶12配比为最好。

其实这是由于木炭粉中
遇灼热混有灰分，对水蒸气有较强的吸附能力，还原氧化铜时，生成的CO
2
的碳被还原成CO，从而消耗了碳，为使氧化铜完全反应，碳粉的比例应大于理论值1∶13。

探究实验：燃烧滤纸的实验
实验结果与分析：
1．在进行炭还原氧化铜时候，我们拿取几张滤纸分别蘸取已经配好的饱和硫酸铜和氯化铁溶液，让其进行干燥。

2．当炭还原氧化铜实验结束后，将滤纸卷成很细的纸条，在酒精灯上面进行加热燃烧。

3．蘸取硫酸铜的滤纸观察到卷起的滤纸中间有白色烟雾产生，当燃烧结束，把燃烧的灰烬放到石棉网上面，冷却后发现滤纸呈砖红色，这种砖红色物质是氧化亚铜，将吸铁石放在灰烬上方，没有吸上来物质。

4．蘸取氯化铁的滤纸燃烧没有看见有白色烟雾产生，当燃烧完的灰烬放在石棉网上面后，将吸铁石放在灰烬上方，发现吸铁石会吸上来一些灰烬，证明产物中有少量的铁单质产生。

问题：
1．分析这个探究实验的原理是什么，在燃烧蘸取硫酸铜的滤纸时候为何是有白雾生成？
答：因为纸张的主要结构是纤维，加热会产生碳单质，会发生氧化还原反应，并且纸张的燃烧本身就会有白色烟雾产生的。

2．老师在检查我们燃烧硫酸铜的滤纸时候说，这个实验最成功的是可以做出来一张很薄很薄的铜单质的光亮铜薄片，而我们做出来几次都没有成功，怎样增加这个实验的成功性？
答：如果想做出来很成功的铜单质，必须在隔绝氧气并且没有其他副反应产生的情况下，这时候铜单质会均匀的附着在纸上面，最后可以形成一张很薄的铜薄片，只是实验要求条件太高，很难做出来。

3．燃烧被饱和硫酸铜溶液浸泡的滤纸时候，我们生成的物质是砖红色的物质，和前面试管中的那种物质类似，但是金属铜単质却应该是有金属光泽的红色物质，这是为什么？
答：因为是氧化铜未被完全还原，最后氧化铜很多是生成了砖红色（也可以说是血红色）的氧化亚铜，
实验成功的关键：
反应物配比最好是在1∶10～1∶12最好，并且要让木炭和氧化铜足够干燥，药品在未干燥时候研磨细，使反应充分，还有因为木炭吸水，使实际配比和最佳配比有很大出入。