铜循环实验改进
紫外强化铜循环催化过硫酸盐降解甲基橙
紫外强化铜循环催化过硫酸盐降解甲基橙胡嘉敏;张静;袁琳;林双【摘要】为增强Cu(Ⅱ)∕PMS(PMS为活化过硫酸盐)体系的氧化能力,加速Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)之间的循环转化,以MO(甲基橙)为目标污染物,研究了Cu(Ⅱ)∕PMS∕UV(UV为紫外线)体系氧化降解MO的效果和反应机理,以及UV在Cu(Ⅱ)∕PMS体系中的作用.结果表明:反应20 min时,Cu(Ⅱ)∕PMS体系中MO的降解率为41.13％,Cu(Ⅱ)∕PMS∕UV体系中MO的降解率达到100％;通过投加TBA(叔丁醇)和EA(乙醇)发现,在酸性条件下体系的主要氧化物种是SO4-?(硫酸根自由基)和少量的?OH(羟基自由基);MO的降解率随pH的增大而减小;提高紫外灯功率和PMS投加量均有利于MO的降解;最佳Cu(Ⅱ)投加量为10.0μmol∕L,超过Cu(Ⅱ)的最佳投量会抑制MO的降解;MO的降解过程符合假一级动力学;紫外可见光谱图分析结果表明,MO最终被降解为共轭二烯类物质.研究显示,在Cu(Ⅱ)∕PMS∕UV体系中,UV可以有效促进Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化,从而显著增强Cu(Ⅱ)∕PMS体系的氧化能力,有效降解水中污染物.%In order to enhance the oxidative capacity of the Cu( Ⅱ)∕PMS process and accelerate copper-redox cycle, methyl orange ( MO) was selected as a target compound to investigate the efficiency and the mechanism of MO degradation, and the role of UV in Cu( Ⅱ)∕PMS∕UV process. The results showed that MO was degraded for 41. 13％ and 100％after 20 min during Cu(Ⅱ)∕PMS andCu(Ⅱ)∕PMS∕UV processes, respectively, indicating that UV could effecti vely promote the reduction from Cu ( Ⅱ ) to Cu ( Ⅰ ) . The addition of radical scavengers, tert-butyl alcohol ( TBA ) and ethyl alcohol ( EA ) , inhibited MO degradation, which demonstrated that sulfate radical ( SO4-?) and asmall amount of hydroxyl radical (?OH) were primary oxygen species of this process. MO degradation was reduced with the increasing pH. The high power of UV light and dosage of PMS were favorable for the degradation of MO. The optimal dosage of Cu( Ⅱ) was 10. 0 μmol∕L, while exceeding this dosage, MO degradation would be inhibited. Besides, the degradation of MO followed the pseudo-first-order kinetics, and the UV-vis absorption spectra of MO showed that MO was removed to conjugated diene finally. This study revealed that the addition of UV irradiation could strongly enhance the oxidative capacity of the Cu ( Ⅱ )∕PMS process via accelerating the transformation from Cu( Ⅱ) to Cu( Ⅰ) , which further removed the contaminants in the aqueous solution.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】7页(P123-129)【关键词】铜循环催化;紫外线;过硫酸盐;甲基橙;硫酸根自由基【作者】胡嘉敏;张静;袁琳;林双【作者单位】四川大学建筑与环境学院,四川成都 610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都 610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都 610065;四川大学建筑与环境学院,四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】X5PMS(活化过硫酸盐)是国内外近些年发展起来的高级氧化体系(AOPs)[1]，通过活化PMS产生氧化能力很强的·OH(羟基自由基)和SO4-·(硫酸根自由基)，目前国内外主要研究的方法有热活化、紫外光活化和过渡金属离子活化等[2-5]. 过渡金属离子活化具有反应体系简单、反应条件温和等特点，如Co2+、Ag+和Fe2+均对PMS具有较好的活化效果[3].铜也是一种常见的过渡金属，被认为是一种十分有效的催化剂[6-11]. 铜在水体中主要有Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)两种存在形态，其中Cu(Ⅰ)具有较强的催化效果，可以有效活化PMS产生·OH和SO4-·[12]. 然而Cu(Ⅰ)在水溶液中不能稳定存在，易被氧化为几乎不具有催化能力的Cu(Ⅱ)[13]. 因此，国内外关于铜催化的研究较少. 在近些年的研究中，有学者通过向Cu(Ⅱ)的体系中投加还原剂促进Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化，从而提高Cu(Ⅱ)体系的催化能力[7-14].UV(紫外线)作为一种常见的光能被广泛地用于水处理消毒、光催化和光降解的研究中[15-18]. 同时，紫外线也具有还原金属离子的能力，能够有效还原Fe3+和Ce4+等金属离子[19-21]. ZHANG等[19]研究发现，紫外线可以促进Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅱ)的还原，从而增强Fenton体系的氧化能力，但目前国内外针对紫外线协同其他过渡金属离子的类Fenton体系的研究还有所欠缺. 在Cu(Ⅱ)PMS体系中加入紫外线可能促进Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化，Cu(Ⅰ)再与PMS反应生成自由基，同时Cu(Ⅰ)被氧化为Cu(Ⅱ)，构成Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的循环，提高体系的氧化能力. 该研究以MO(甲基橙)模拟染料废水，通过MO的降解情况对Cu(Ⅱ)PMSUV体系进行详细研究. 重点研究Cu(Ⅱ)PMSUV体系的机理，以及pH、MO投加量、PMS投加量、Cu(Ⅱ)投加量和紫外灯的功率对体系降解MO的影响，以期提出具有良好氧化能力的新体系.1 材料与方法1.1 试剂与仪器CuSO4·5H2O(≥99.0%)、MO、EA(乙醇)、TBA(叔丁醇)、H2SO4(75%)、NaOH(≥96%)、NCP(新亚铜试剂)均由国药化学试剂公司生产，分析纯. PMS由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产，分析纯.磁力搅拌器(85-1型，上海司乐仪器公司)；紫外-可见分光光度计(UV-1800型，美普达公司)；低温恒温槽(THD-0515型，宁波天恒仪器厂)；雷磁pH计(pHs-25，上海仪电科学仪器公司)；纯水仪(UPT-II-5，优普仪器设备有限公司)；不同功率的紫外灯(波长均为254 nm，浩燕牌，无锡市长江医疗器械有限公司).1.2 试验方法所有试验均在特制的500 mL圆柱形玻璃容器中进行，容器内部有一直径为33 mm的石英管，紫外灯管放置在石英管中对水样进行照射，通过低温恒温槽将试验温度控制在(20±1)℃反应过程中将反应装置放置于磁力搅拌器上. 每组水样体积均为500 mL，除研究紫外灯功率影响的试验外，其余试验所用的紫外灯均为25 W. 水样pH均用pH=0的硫酸溶液或者pH=14的NaOH溶液进行调整，除研究pH影响的试验外，其余试验的水样初始pH均为3.50. 依次向反应器中投加MO溶液和CuSO4溶液，最后投加PMS并且同时开启紫外灯照射水样记为反应0时刻. 所有试验均按照0、1、3、5、7、10、15、20 min取样.1.3 分析方法溶液中c(MO)通过紫外-可见分光光度计在波长为465 nm的条件下直接检测[22]. c〔Cu(Ⅰ)〕通过新亚铜试剂在波长为454 nm的紫外-可见分光光度计中间接检测[23].2 结果与讨论2.1 不同体系的氧化能力单独Cu(Ⅱ)、单独PMS、Cu(Ⅱ)PMS、PMSUV和Cu(Ⅱ)PMSUV五种不同体系中MO的降解情况如图1所示. 当MO投加量为15.00 μmolL，Cu(Ⅱ)投加量为10.0 μmolL，PMS投加量为0.40 mmolL时，在10 min内，单独Cu(Ⅱ)体系中MO基本没有降解，单独PMS和Cu(Ⅱ)PMS体系中MO的降解率分别为18.57%和23.40%，而Cu(Ⅱ)PMSUV体系中MO的降解率为96.15%. 可见UV的加入使Cu(Ⅱ)PMS体系中MO的降解率提高了72.75%，有效增强了Cu(Ⅱ)PMS体系的氧化能力. 研究[2]表明，UV可以直接活化PMS产生自由基，由图1可见，PMSUV体系反应10 min时对MO的降解率达到53.84%.图1 不同体系中MO的降解情况Fig.1 The degradation of MO in the different processes2.2 Cu(Ⅱ)PMSUV体系的机理分析2.2.1 Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)间的转化研究[12,21,24]表明，UV可有效促进金属离子从高价态向低价态转化. LIU等[21]研究发现，UV可以先将Ce4+还原为Ce3+，Ce3+进一步激活O2并经过一系列的链反应生成·OH，·OH最终与目标物作用实现降解. 在这个过程中，Ce3+的生成是产生·OH的关键步骤. 为验证UV的加入对体系中Cu(Ⅰ)生成的影响，在Cu(Ⅱ)投加量为50.0 μmolL、PMS投加量为0.40 mmolL，不投加目标物的条件下，分别对Cu(Ⅱ)PMS、Cu(Ⅱ)UV和Cu(Ⅱ)PMSUV体系中c〔Cu(Ⅰ)〕进行测定，由图2可见，Cu(Ⅱ)PMS体系中没有Cu(Ⅰ)生成，而Cu(Ⅱ)UV和Cu(Ⅱ)PMSUV体系中均有一定量的Cu(Ⅰ)生成，可见UV能够有效促进Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化. 此外，20 min 时Cu(Ⅱ)UV体系中c〔Cu(Ⅰ)〕略高于Cu(Ⅱ)PMSUV体系，分别为1.23和0.82 μmolL. 这可能是因为Cu(Ⅱ)PMSUV体系中PMS会和一部分的Cu(Ⅰ)反应生成Cu(Ⅱ)和SO4-·〔见式(1)〕[25]. HSO5-+Mn+→M(n+1)++SO4-·+OH-(1)式中，M为过渡金属离子.图2 不同体系中c〔Cu(Ⅰ)〕Fig.2 The concentrations of Cu(Ⅰ) in the different processes结果表明，UV的加入促进了Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化，PMS再与Cu(Ⅰ)反应生成Cu(Ⅱ)和强氧化性的自由基，从而形成Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的循环. 可见，UV是铜离子循环的主要源动力，能够显著增强Cu(Ⅱ)PMS体系的氧化能力.2.2.2 主要氧化物种的确定研究[11]表明，UV和过渡金属离子同PMS反应均可能生成·OH和SO4-·. 为验证Cu(Ⅱ)PMSUV体系中主要的氧化物种，在与2.1节相同的试验条件下，投加TBA 和EA，投加量均为40.00 mmolL，结果如图3所示. CHEN等[26]研究表明，TBA与·O H和SO4-·的反应速率常数相差较大，分别为3.8×108～7.6×108和4.0×105～9.1×105 L(mol·s)；EA与·OH和SO4-·的反应速率常数相差较小，分别为1.2×109～2.8×109和1.6×107～7.7×107 L(mol·s). 因此，TBA主要捕获·OH，与SO4-·反应较少；而EA可以捕获·OH 和SO4-·，同时降低两种自由基的氧化效果. 通过对比不同捕获剂的试验结果，可以确定体系中的自由基种类. 由图3可见，Cu(Ⅱ)PMSUV体系中分别加入TBA和EA后，20 min时MO的降解率分别降至73.33%和49.33%，分别降低了26.67%和50.67%. 可见，TBA和EA的加入均可抑制MO的降解，但EA的抑制效果明显好于TBA. 结果表明，Cu(Ⅱ)PMSUV体系中的主要氧化物种是SO4-·和少量的·OH.图3 醇类对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.3 Effect of alcoho on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV process2.3 Cu(Ⅱ)PMSUV体系的影响因素2.3.1 pH的影响pH：1—2.54； 2—3.10； 3—4.05； 4—5.05； 5—7.54.图4 不同pH对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.4 Effect of different pH on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV process由图4可见，当MO投加量为15.00 μmolL，Cu(Ⅱ)投加量为10.0 μmolL，PMS投加量为0.40 mmolL，pH分别为2.54、3.10、4.05、5.05和7.54时，体系反应20 min时MO的降解率分别为100%、97.69%、95.52%、94.03%和93.33%. 可见，随着pH的升高，MO的降解率随之降低. Cu(OH)2的溶度积(Ksp)为1.6×10-19，较高的pH可能会使一部分Cu(Ⅱ)沉淀[10]，导致溶液中铜离子催化剂的浓度降低，相同反应时间内Cu(Ⅰ)活化PMS产生自由基的量减少，从而导致MO的降解率降低. Khan等[24]研究表明，铁离子存在的体系中最佳pH通常小于4.00，相同反应时间内pH=3.00时体系中目标物的降解率为98.2%，而pH=6.00时降解率降为36.4%，pH是限制Fenton体系发展的主要原因之一. 由于pH=2.54和pH=7.54时Cu(Ⅱ)PMSUV体系反应20 min后对MO降解率仅相差6.67%，因此pH对体系降解MO的影响很小，该体系能有效处理不同pH的废水，这在应用上具有一定的实际意义.2.3.2 Cu(Ⅱ)投加量的影响MO投加量为15.00 μmolL，PMS投加量为0.40 mmolL，Cu(Ⅱ)投加量分别为2.5、10.0、20.0、30.0和50.0 μmolL时对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响如图5所示. 由图5可见，15 min时体系中MO的降解率分别为85.38%、100%、97.69%、93.85%和88.46%. 可见，随着Cu(Ⅱ)投加量的增大，MO的降解率也随之增大，但Cu(Ⅱ)投加量超过10.0 μmolL时会抑制MO的降解. 因此，在该条件下，Cu(Ⅱ)的最佳投加量为10.0 μmolL. 过高的Cu(Ⅱ)投加量可能会导致同一反应时间内溶液中c〔Cu(Ⅰ)〕增大，Cu(Ⅰ)本身也是·OH和SO4-·的捕获剂〔见式(2)(3)〕[27-28]，部分自由基会与Cu(Ⅰ)反应，导致用于降解MO的自由基变少，从而抑制MO的降解.Cu(Ⅱ)投加量(μmolL)： 1—2.5； 2—10.0；3—20.0； 4—30.0； 5—50.0.图5 不同Cu(Ⅱ)投加量对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.5 Effect of different dosages of Cu(Ⅱ) on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV processCu++·OH→Cu2++OH-(2)Cu++SO4-·→Cu2++SO42-(3)2.3.3 PMS投加量的影响为考察不同PMS投加量对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响，在MO投加量为15.00 μmolL，Cu(Ⅱ)投加量为10.0 μmolL，PMS投加量分别为0.05、0.10、0.20和0.60 mmolL的条件下进行体系降解MO的试验，结果如图6所示. 体系反应20 min时MO的降解率分别为25.53%、39.01%、87.14%和100%，可见随着PMS投加量的增大，MO的降解率也随之增大. PMS投加量增大后，同一反应时间内Cu(Ⅰ)可能激活PMS产生更多的SO4-·，进一步增强体系的氧化能力并且促进MO的降解.PMS投加量(mmolL)： 1—0.05； 2—0.10； 3—0.20； 4—0.60.图6 不同PMS投加量对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.6 Effect of different dosages of PMS on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV process2.3.4 紫外灯功率的影响在MO投加量为15.00 μmolL，Cu(Ⅱ)投加量为10.0 μmolL，PMS投加量为0.40 mmolL时研究不同紫外灯功率对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响，结果如图7所示. 紫外灯功率分别为8和15 W时，体系反应20 min后对MO的降解率分别是10.77%和38.85%；紫外灯功率为40 W时，10 min时MO的降解率达到100%；紫外灯功率为80 W时，5 min时MO的降解率达到100%. 可见随着紫外灯功率的增大，体系降解MO的速率变快，MO的降解率也随之增大. 高功率的紫外灯可能会加速Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化，在同一反应时间内产生更多的Cu(Ⅰ)，Cu(Ⅰ)与PMS反应生成更多量的SO4-·，从而促进MO的降解. 此外，高功率的紫外灯也增强了UV直接激活PMS生成自由基的作用，从而进一步增强了Cu(Ⅱ)PMSUV体系的氧化能力.紫外灯功率W： 1—8； 2—15； 3—40； 4—80.图7 不同紫外灯功率对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.7 Effect of different power of UV lights on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV process2.4 降解动力学和降解途径2.4.1 降解动力学分析当Cu(Ⅱ)投加量为10.0 μmolL，PMS投加量为0.40 mmolL，MO的投加量分别为3.75、7.50、10.00和20.00 μmolL时，不同MO投加量对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响如图8所示. MO投加量为3.75 μmolL时，反应5 min后体系中MO的降解率达到100%；MO的投加量为7.50 μmolL和10.00 μmolL时，15 min时MO的降解率均达到100%；MO投加量为20.00 μmolL时，20 min时MO的降解率为89.83%. 结果表明，随着MO投加量的增大，体系中MO的降解率随之降低，这符合一般的降解规律.MO投加量(μmolL)： 1—3.75； 2—7.50； 3—10.00； 4—20.00.图8 不同MO投加量对Cu(Ⅱ)PMSUV体系降解MO的影响Fig.8 Effect of different dosages of MO on the degradation of MO in the Cu(Ⅱ)PMSUV process Behnajady等[29]研究发现，UVH2O2的体系中AO7(酸性橙7)的降解过程符合假一级动力学. MO与AO7同属于偶氮类染料，MO的降解过程可能也符合假一级动力学. 为进一步深入研究MO的降解过程和反应特性，根据假一级动力学反应方程〔见式(4)〕将图8中的试验数据进行线性拟合，结果如图9所示.ln(CtC0)=-kt(4)式中：Ct和C0分别为t时刻和0时刻溶液中c(MO)，μmolL；k为反应速率常数，min-1.MO投加量(μmolL)： 1—3.75； 2—7.50； 3—10.00； 4—20.00.图9 MO的降解动力学Fig.9 Kinetics of MO degradation process in the Cu(Ⅱ)PMSUV process由图9可见，Cu(Ⅱ)PMSUV体系中MO的降解过程符合假一级动力学. 将MO投加量分别为3.75、7.50、10.00和20.00 μmolL时体系的反应速率常数和 R2(相关系数)的数据列入表1. 由表1可见，随着溶液中MO投加量的增大，体系的反应速率常数随之减小，说明较高的MO投加量不利于体系降解MO，这与图8中的结果相一致.表1 MO的降解动力学常数Table 1 Kinetics constants for MO degradationMO投加量∕(μmol∕L)k∕min-1R237511040952750037509611000030709642000010009602.4.2 降解途径分析为研究Cu(Ⅱ)PMSUV体系中MO的降解过程，在相同试验条件下对体系中MO的降解进行紫外可见光谱图的检测，结果如图10所示. 张思月[30]研究显示，酸性条件下MO的最大吸收峰在465 nm左右，此时MO为醌式结构. 由图11可见，随着反应的进行，MO在465 nm处的吸收峰逐渐下降，而250和350 nm处的吸收峰先是有所抬升然后下降，经过偶氮键的断裂和苯环结构的开环、降解等一系列复杂过程[31]，MO可能先被分解为芳香类物质，最终被分解为共轭二烯类物质[32]，MO的降解过程如图11所示. 以图10中350 nm左右的吸收峰为例进一步说明MO的降解过程. 0 min时，该处的吸收峰为最低值，随着反应的进行，该吸收峰值逐渐增大，7 min时达到最大值；随后，此吸收峰与其它特征峰同步逐渐削弱. 结果表明，在反应初始阶段的7 min内，MO在最大吸收峰处的结构迅速被分解，250和350 nm处有中间产物累积；7 min后，体系中所有特征峰处的物质均被逐渐降解. 可见，Cu(Ⅱ)PMSUV体系具有较强的氧化能力，可以有效降解MO.图10 MO的紫外-可见光谱Fig.10 UV-vis absorption spectra of MO图11 MO的降解过程Fig.11 The degradation of MO3 结论a) 反应20 min时，Cu(Ⅱ)PMS和Cu(Ⅱ)PMSUV体系中MO的降解率分别为23.40%和96.15%，紫外线可以有效促进Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化，铜循环催化PMS产生自由基，从而显著提高Cu(Ⅱ)PMS体系的氧化能力，b) 投加·OH和SO4-·的捕获剂TBA和EA后，体系中MO的降解率由96.15%分别降至73.33%和49.33%，说明Cu(Ⅱ)PMSUV体系中同时存在SO4-·和·OH，但对MO的降解起主要作用的是SO4-·和少量的·OH.c) MO的降解过程符合假一级动力学. PMS投加量和紫外灯功率是体系主要的影响因素. Cu(Ⅱ)的最佳投加量是10.0 μmolL，Cu(Ⅱ)投加量超过10.0 μmolL时会抑制MO的降解.d) pH对体系降解MO的影响很小，在应用中具有一定的实际意义.参考文献(References)：【相关文献】[1] 杨世迎,陈友媛,胥慧真,等.过硫酸盐活化高级氧化新技术[J].化学进展,2008,20(9):1433-1438. YANG Shiying,CHEN Youyuan,XU Huizhen,et al.A novel advanced oxidation technologybased on activated persulfate[J].Process in Chemistry,2008,20(9):1433-1438.[2] YANG Yi,PIGNATELLO J J,MA Jun,et parison of halide impacts on the efficiency of contaminant degradation by sulfate and hydroxyl radical-based advanced oxidation processes (AOPs)[J].Environmental Science & Technology,2014,48:2344-2351.[3] 张宏玲,李森,张杨,等.过渡金属离子活化过硫酸盐去除土壤中的芘[J].环境工程学报,2016,10(10):6009-6014.ZHANG Honglin,LI Sen,ZHANG Yang,et al.Removal of pyrene in contaminated soil by transition metal ions activated persulfate[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2016,10(10):6009-6014.[4] 张萍萍,葛建华,郭学涛,等.热活化过硫酸盐降解联苯胺的研究[J].水处理技术,2016,42(3):65-68. 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铜在空气中加热的化学方程及现象
一、铜在空气中加热的化学方程及现象在化学实验室中，人们经常对各种金属进行加热实验，以研究其在不同条件下的化学性质。
其中，铜是一种常见的金属材料，其在空气中加热的化学方程及现象备受关注。
本文将对铜在空气中加热的化学方程及现象进行详细探讨，以期深入了解其化学性质。
二、化学方程1. 铜在空气中加热的化学方程可以用如下公式来表示：2Cu + O2 → 2CuO其中，Cu代表铜原子，O2代表氧气分子，CuO代表氧化铜。
2. 上述化学方程表明，当铜与空气中的氧气发生化学反应时，会生成氧化铜。
这个过程也是燃烧反应的一种类型，被称为氧化还原反应。
三、化学现象1. 铜在空气中加热时，首先会因温度升高而发生颜色变化。
当铜处于低温状态时，其呈现金属特有的红色；但随着温度的升高，铜表面会逐渐变成黑色。
2. 铜与空气中的氧气发生化学反应，生成氧化铜。
这一过程伴随着高温，还会发生放热现象，产生大量热能。
3. 在加热过程结束后，生成的氧化铜可以通过化学实验方法进一步提取和分离，从而得到纯净的氧化铜物质。
四、现象解释1. 铜在空气中加热的现象可以通过化学原理进行解释。
在加热的过程中，铜表面的氧化速度会随温度的升高而加快，从而生成更多的氧化铜。
2. 由于铜与氧气发生反应释放出大量热能，导致铜表面温度升高，加速了氧化反应的进行。
3. 最终生成的氧化铜物质，不仅可以用于制备其他化学物质，还可以应用于各种领域，如建筑材料、金属工艺等。
五、实验应用1. 铜在空气中加热的化学方程及现象是化学实验中的一个重要课题，有着广泛的应用价值。
2. 通过对铜加热实验的观察和探究，可以更好地了解金属与氧气的相互作用，推动相关工业生产和科学研究的进步。
3. 对铜在空气中加热的化学方程及现象的研究还为相关领域的工程技术提供了重要的理论基础，有助于改进现有金属加工工艺和产品性能。
六、总结本文通过对铜在空气中加热的化学方程及现象进行了详细介绍和分析。
通过对铜加热实验的研究，我们可以更好地认识金属的化学性质和氧化反应的机理，以及其在工业生产与科学研究中的重要应用。
铜的实验室制法
纯粹之源：铜的实验室制法与应用探索一、铜的化学特性与制备需求铜是一种历史悠久的金属，以其独特的化学性质在人类文明中占有重要地位。
化学符号为Cu，为过渡金属，具有良好的导电导热性能，在自然界中以硫化物或氧化物的形式存在。
实验室中制备铜的方法依赖于铜的这些基本化学特性，其中最常见的方法是通过还原反应。
（1）铜的化学性质简述铜的化学性质稳定，但在一定条件下可与多种化学物质反应。
它能够形成+1和+2两种氧化态，是一种良好的还原剂。
铜的这些特性不仅使它在工业上有广泛应用，同时也指导着实验室中铜的制备工艺。
（2）铜制备的基本需求在实验室中制备铜的过程中，需要考虑纯度、反应条件、安全性及成本等因素。
从矿物中提取铜需要一系列的化学反应，每个步骤都需控制以得到纯净的金属铜。
这些步骤的优化能够保障制备过程的经济性和安全性。
二、铜的实验室制备工艺实验室制备铜的过程要求精确控制化学反应的条件，如温度、压力和反应时间，以得到所需纯度和量的产品。
制备过程通常包括还原铜的化合物和纯化获得的铜金属。
（1）铜化合物的还原过程铜的延续对铜的实验室制法的深入探究，在理解了铜的基本特性和化学反应后，我们进一步关注该过程的操作安全和实验室规范。
实验操作的正确性直接影响最终产物的纯度与实验的成功率，而遵循安全规程则是确保研究人员安全的前提。
实验室安全规范实验过程中，研究员必须严格遵守实验室的安全操作规程。
这包括穿戴适当的个人防护装备，如实验服、眼镜、手套等。
所有实验室化学品应妥善标记并存放于指定区域，操作时需确保良好的通风条件，避免有毒气体积聚。
此外，任何加热、冷却或压力变化的操作都应在严格监控下进行，以防意外事故的发生。
精确度与纯化技术在制备铜的过程中，精确的计量和操作步骤对于最终产品的纯度至关重要。
在进行化学计量时，必须使用高精度的称量设备，并考虑反应物的纯度与可能的副反应。
合成后的产品通常需要通过离心、滤纸过滤、萃取或色谱等方法进一步纯化，以去除未反应的原料或产生的副产品。
铜循环无机实验报告
一、实验目的1. 了解铜在自然界中的循环过程。
2. 掌握铜循环实验的基本操作和原理。
3. 培养学生观察、分析、实验和总结的能力。
二、实验原理铜是一种重要的金属元素，在自然界中主要以化合物的形式存在。
铜循环是指铜元素在地球表层、岩石圈、水圈和生物圈之间的迁移转化过程。
本实验通过模拟铜循环过程，了解铜元素在自然界中的循环规律。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：铜粉、硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、蒸馏水、活性炭、沙子、土壤、植物等。
2. 实验仪器：烧杯、试管、滴定管、玻璃棒、电子天平、pH计、原子吸收光谱仪等。
四、实验步骤1. 准备实验材料：将铜粉、硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液、盐酸溶液、蒸馏水、活性炭、沙子、土壤、植物等实验材料准备好。
2. 模拟铜循环过程：（1）制备土壤溶液：取一定量的土壤，加入适量的蒸馏水，搅拌均匀，静置过滤，得到土壤溶液。
（2）模拟岩石圈循环：将铜粉加入硫酸铜溶液中，搅拌均匀，静置，观察铜粉的溶解情况。
（3）模拟水圈循环：将氢氧化钠溶液加入土壤溶液中，搅拌均匀，观察沉淀现象。
（4）模拟生物圈循环：将活性炭加入土壤溶液中，搅拌均匀，观察活性炭对铜离子的吸附效果。
（5）模拟植物吸收：将植物放入土壤溶液中，观察植物对铜离子的吸收情况。
3. 测定铜含量：（1）用原子吸收光谱仪测定溶液中的铜含量。
（2）用pH计测定溶液的pH值。
4. 实验数据处理与分析。
五、实验结果与分析1. 铜粉在硫酸铜溶液中溶解，说明铜元素可以从岩石圈进入水圈。
2. 氢氧化钠溶液加入土壤溶液后，产生沉淀，说明铜元素可以从水圈进入土壤圈。
3. 活性炭对铜离子有较强的吸附作用，说明铜元素可以从土壤圈进入生物圈。
4. 植物对铜离子的吸收情况较好，说明铜元素可以从生物圈重新进入土壤圈。
六、实验结论通过本次实验，我们了解了铜在自然界中的循环过程，掌握了铜循环实验的基本操作和原理。
实验结果表明，铜元素在自然界中通过岩石圈、水圈、土壤圈和生物圈之间的迁移转化，形成了铜循环。
初中化学实验中的实验设计与改进
初中化学实验中的实验设计与改进答案：初中化学实验中的实验设计应该尽量简单、直观，并且能有
效展现化学原理。
实验过程要安全可靠，引导学生在实践中理解化学
概念。
改进实验设计可以尝试增加实验的趣味性和互动性，以激发学
生的学习兴趣和主动性。
在初中化学实验中，实验设计的关键是确保实验原理清晰，实验步
骤简单易行，以确保学生可以正确操作。
改进实验设计时，可以考虑
增加实验的实用性，让学生更好地理解实验背后的化学原理。
同时，
也可以围绕学生的兴趣点设计实验，增加实验的趣味性和互动性，激
发学生的学习热情。
进一步讨论：
在设计初中化学实验时，教师需要根据学生的理解能力和年龄特点，选择合适的实验内容。
实验设计应该简单明了，避免复杂的步骤和装置，以免学生无法理解或操作。
实验内容应直接围绕化学原理展开，
帮助学生理解抽象的概念。
改进实验设计可以通过增加实验的互动性和趣味性来吸引学生的注
意力。
例如，可以设置小组合作实验，让学生共同讨论和解决问题，
增强团队合作能力。
此外，可以引入一些生活中的化学现象，让学生
在实验中感受到化学的魅力，激发他们对化学学科的兴趣。
总之，初中化学实验设计的初衷是让学生在实践中探索、理解化学原理。
教师在设计和改进实验时，需要注重实验的安全性、知识性和趣味性，引导学生掌握化学知识，培养综合素质，激发学习兴趣。
失败的实验，成功的道理———西安交通大学附属中学校本课程《综合化学实验》《铜循环》课堂教学感悟
教学反思新课程NEW CURRICULUM“这个实验不就是把铜从单质变成化合物，再让铜元素经过一系列化学反应又变成铜单质吗！有什么意义？铜单质不是有现成的，怎么还要这样去制取？计算回收率有什么意义？”这是一次关于《铜元素循环》的无机化学试验，是我校根据新课程标准要求，并结合学校资源和学生情况，为高二年级学生自主开发的化学校本课程———《综合化学实验》的内容之一。
旨在提升学生学习化学的兴趣，强化实验操作，并培养学生自主探究的能力。
在本实验中，金属铜单质发生一系列的化学变化生成不同的化合物，最终反应结束时单质铜又被重新制备出来。
通过这个实验可以对比反应一开始用到的铜和反应结束后生成的铜。
从而判断学生的实验操作能力。
【实验内容】1.仪器与药品0.5g铜片、2mol/L硫酸溶液、锌粉、浓硝酸溶液、2mol/L氢氧化钠溶液、6mol/L盐酸、无水乙醇分析天平、称量瓶、250ml烧杯、10ml量筒、玻璃棒、50ml量筒、铁架台，铁圈、煤气灯、表面皿、蒸汽浴锅、蒸发皿、三脚架2.实验步骤（1）由Cu制备Cu（NO3）2称取0.5gCu片放入250mL的烧杯中，在通风橱中加入4ml 的浓硝酸。
搅拌溶液至Cu反应完全，记录实验现象。
向反应完的溶液中加入125mL蒸馏水。
（2）由Cu（NO3）2制Cu（OH）2在搅拌下向溶液中加入45ml2mol/L NaOH，至沉淀完全。
（3）由Cu（OH）2制CuO加热烧杯中有沉淀的液体，并不断搅拌至溶液微沸。
当完全变黑后，停止加热，并继续搅拌几分钟。
将溶液静置使生成的CuO 充分沉降。
用倾析法弃去上层清液，再加入200ml热的去离子水洗涤沉淀。
待沉淀沉降后，用倾析法弃去上层清液。
（4）由CuO制CuSO4在搅拌下加入15mL6mol/L H2SO4。
（5）由CuSO4制Cu将反应器放入到通风橱中，一次性加入2.0g锌粉，搅拌，至上层溶液由蓝色变为无色。
当溶液中没有气泡出现后，弃去上层清液至指定容器内。
炭还原氧化铜实验的改进
炭复原氧化铜实验的改进木炭复原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。
在我市采用的人教版义务教育课程标准实验教材?化学?九年级上册中,学生是从这个实验中初次接触复原反响的,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。
1、原实验在教材中该实验是采用经烘干的木炭粉末和氧化铜粉末共同加热来进行的。
但笔者在实际操作中发现采用氧化铜粉末进行实验对实验效果有很大的影响。
具体影响如下：氧化铜粉末从黑色变成红色这一实验现象在实际操作中往往难以观察；木炭的颜色是黑色,复原后的铜的颜色是红色,本来是很容易分辨的。
但是,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时,实验后铜粉的红色都会被黑色所覆盖,很难观察到铜粉的颜色。
实验操作步骤在实际中难以完成；使用氧化铜粉末,必须等混合物完全冷却后从试管中倒出。
虽然木炭粉末经过烘干,但是因为木炭特别是粉末具有较强的吸附能力,在实验后还是无可防止的在试管中凝聚了一些水,这给转移混合物造成了一定的困难。
2、改进后的实验针对原实验的以上缺乏,笔者尝试把原实验中的氧化铜粉末改成外表覆盖有一层氧化铜的铜片进行实验。
发现实验现象非常明显,而且操作简便,还能到达比照实验现象的效果。
具体操作步骤如下：取一片长约7-8cm ,宽约1cm的铜片,把外表可能存在的氧化物用砂纸除去。
在酒精灯上加热,使之外表生成一层氧化铜,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外表的氧化铜更均匀,实验的效果更明显。
为了到达比照的效果,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到达不错的实验效果。
在一枯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。
洗净铜片外表的碳粉,观察现象。
铜的疲劳强度实验
铜具有良好的耐腐蚀性，广泛应用于化 工、石油、船舶等领域
铜具有良好的导热性，广泛应用于热交 换器、散热器等领域
铜在电子电气领域的应用
铜是电子电气领 域中常用的导电 材料，广泛应用 于电线、电缆、 变压器、电机等 设备中。
铜具有良好的导 电性、导热性和 耐腐蚀性，因此 在电子电气领域 中得到广泛应用。
应变
项标题
疲劳寿命：铜的疲 劳寿命较长，能够 长时间保持稳定的
性能
项标题
疲劳极限：铜的疲 劳极限较高，能够 承受较大的应力和
应变
项标题
疲劳性能：铜的疲 劳性能较好，能够 承受较大的应力和 应变，同时保持稳定Βιβλιοθήκη 性能不同条件下铜的疲劳性能比较
项标题
温度对疲劳性能的 影响：温度越高，
疲劳性能越差
项标题
应力对疲劳性能的 影响：应力越大，
裂
疲劳实验的原理和方法
疲劳实验原理： 通过反复施加 载荷，观察材 料在循环载荷 作用下的疲劳 性能
01
实验方法：采 用循环加载方 式，如正弦波、 三角波等
02
实验设备：疲 劳试验机、电 子万能试验机 等
03
实验步骤：加 载、卸载、记 录疲劳寿命等
04
PART 04
实验步骤
准备实验材料和设备
准备实验设备：包括疲劳试 验机、夹具、测量工具等。
探究影响铜疲劳强度的因素
添加标题
铜的化学成分：如铜的纯度、 杂质含量等
添加标题
铜的加工工艺：如热处理、冷 加工等
添加标题
铜的物理性质：如铜的晶粒大 小、晶界分布等
添加标题
铜的使用环境：如温度、湿度、 腐蚀性等
PART 03
实验原理
一种电表接线端子的改进措施
一种电表接线端子的改进措施发布时间：2023-02-07T03:21:32.810Z 来源：《中国电业与能源》2022年9月17期作者：杨世忠李文明刘照笏[导读] 接线端子是用于实现电气连接的一种配件产品,工业上划分为连接器的范畴。
杨世忠李文明刘照笏大理巍山供电局云南 672400摘要：接线端子是用于实现电气连接的一种配件产品,工业上划分为连接器的范畴。
随着工业自动化程度越来越高和工业控制要求越来越严格、精确,接线端子的用量逐渐上涨。
电缆的接线端子是配电柜以及保障电缆终端完全运行的重要部件,如果连接不良将会导致接触电阻增大,引起接线端子或电缆的绝缘老化以及发热烧损,给配电柜以及供电安全造成了严重的威胁。
关键词：计量表接线；接线端子；接线端子压接1 计量柜电表接线端子烧损的现状最近几年,大量电表接线端子的不规范使用,造成接线端子烧损的情况频频发生,给配电柜以及供电安全造成了严重的威胁。
计量柜接线端子烧损故障情况主要有电源转换柜二路主接线排相电表接线端子烧损、电源转换柜一路主接线排相电表接线端子烧损、电源转换柜二路主接线接触器相进线端子烧损、电源转换柜二路主接线排相电表接线端子烧损、电源转换柜一路主接线排相电表接线端子烧损、电源转换柜一路主接线接触器相进线端子烧损等故障。
通过对配电柜接线端子烧损的研究分析,我们可以清楚的看出配电柜接线端子烧损主要是由于主接触器或空气开关接线端子烧损以及主线笼式接线端子烧损,这些部位的烧损极易造成一路或二路电路的相间短路,影响电网正常供电,对电柜、供电线路以及电网供电安全产生严重的威胁。
2 计量箱接线端子烧损的原因通过对计量箱电表接线端子烧损情况的分析发现,电源配电柜内的主接线端子通过的电流往往较大,容易发生发热烧损故障尤其是笼式接线端子发生烧损的事故比较频繁,其中笼式接线端子大多都是簧片式的笼式接线端子,下面对配电柜内电器元件接线端子以及电表接线端子烧损的原因进行分析。
铜循环实验实验报告
一、实验目的1. 了解铜在自然界中的循环过程。
2. 掌握铜循环实验的基本原理和操作方法。
3. 分析铜在环境中的迁移、转化和积累规律。
二、实验原理铜是一种重要的金属元素，在自然界中存在多种形态，包括金属铜、铜矿物、土壤中的铜等。
铜循环是指铜元素在地球表面及其内部，通过生物地球化学过程，实现铜元素的循环。
本实验通过模拟铜循环过程，观察铜在环境中的迁移、转化和积累规律。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：铜粉、石英砂、土壤、植物、水等。
2. 实验仪器：电子天平、搅拌器、培养皿、培养箱、显微镜、pH计等。
四、实验步骤1. 铜循环模拟实验（1）取一定量的石英砂、土壤和植物，分别放入培养皿中。
（2）将铜粉溶解于水中，制成一定浓度的铜溶液。
（3）将铜溶液均匀喷洒在石英砂、土壤和植物表面。
（4）将培养皿放入培养箱中，在适宜的温度和湿度条件下培养一段时间。
（5）观察铜在石英砂、土壤和植物中的迁移、转化和积累情况。
2. 铜在土壤中的循环实验（1）取一定量的土壤，放入培养皿中。
（2）将铜粉溶解于水中，制成一定浓度的铜溶液。
（3）将铜溶液均匀喷洒在土壤表面。
（4）将培养皿放入培养箱中，在适宜的温度和湿度条件下培养一段时间。
（5）观察铜在土壤中的迁移、转化和积累情况。
3. 铜在植物体内的循环实验（1）将植物种植在土壤中，待植物生长到一定阶段。
（2）将铜粉溶解于水中，制成一定浓度的铜溶液。
（3）将铜溶液均匀喷洒在植物叶片表面。
（4）观察铜在植物体内的迁移、转化和积累情况。
五、实验结果与分析1. 铜循环模拟实验结果通过实验观察，铜在石英砂、土壤和植物中的迁移、转化和积累情况如下：（1）铜在石英砂中的迁移速度较慢，主要积累在石英砂表面。
（2）铜在土壤中的迁移速度较快，部分铜元素被土壤吸附，部分铜元素被植物吸收。
（3）铜在植物中的迁移速度较快，部分铜元素被植物吸收，部分铜元素通过植物落叶等途径释放到环境中。
2. 铜在土壤中的循环实验结果通过实验观察，铜在土壤中的迁移、转化和积累情况如下：（1）铜在土壤中的迁移速度较快，部分铜元素被土壤吸附，部分铜元素被植物吸收。
铜与铜合金力学性能及强韧化机制
06
研究展望与发展趋势
新材料设计与开发
高强度高导电铜合金
利用新材料设计技术，开发高强度、高导电性的铜合金，以满足能源、电子等领域对高性能材料的需求。
纳米结构铜合金
通过控制合金的纳米结构，提高铜合金的力学性能和功能性能，如开发具有高强度、高韧性的纳米结构铜基复合材料 。
生物相容性铜合金
针对医疗领域的需求，开发具有生物相容性、耐腐蚀性的铜合金，用于制造医疗器械和植入物。
热处理可以通过调整铜合金的相组成和微观 结构，进一步提高其力学性能。例如，通过 固溶处理和时效处理，可以析出强化相，提
高铜合金的强度和硬度。
复合强化机制
通过同时采用多种强化机制，可以进一步提高铜合金 的力学性能。例如，通过同时添加合金元素、控制加 工和热处理过程以及采用复合材料结构，可以获得具 有优异力学性能的铜合金。
延伸率
同时，铜与铜合金也具有良好的塑性，延伸率一 般在30%-60%之间。
3
弹性模量
此外，铜与铜合金的弹性模量较低，具有较好的 弹性性能。
硬度测试
硬度值
通过硬度测试，可以得出铜与铜合金的硬度值，一般在 80-220 HV之间。
硬度均匀性
铜与铜合金的硬度分布较为均匀，这有利于提高其力学 性能。
疲劳测试
先进表征技术应用
原位表征技术
利用原位表征技术，在实时监测下研究铜合 金在力学、电学和化学环境中的性能表现， 以揭示其内在机制。
分子动力学模拟
运用分子动力学模拟方法，从原子尺度模拟和预测 铜合金的性能，为材料设计提供理论指导。
人工智能与数据科学
应用人工智能和数据科学方法，对实验数据 进行深度挖掘和分析，揭示铜合金性能与微 来自结构之间的关联。感谢观看
燃烧的条件实验改进
燃烧的条件实验改进(汉寿县沧港镇新兴中学龙卓灵)一、实验主要疑难点及原因分析1.耗时长。
铜片放在烧杯上通过热水的蒸气传热，传热效果较差，白磷需要较长时间才开始燃烧。
2 .实验操作不方便，实验效果差。
硬纸圈在水中易软，且白磷在热水中易熔化，在氧气流的作用下形成许多小碎渣；实验时需不断“追寻”白磷，白磷很难燃烧起来。
3.该实验不符合绿色化学的理念。
五氧化二磷有毒，直接排放到空气中对空气有污染，不利于培养学生的环保意思与责任感。
二、疑难问题解决思路及处理方法图1 图2改进①：解决铜片传热效果差的问题。
将铜片换成试管直接放入热水中，传热快，节省时间改进②：解决白磷燃烧引起的污染问题。
将敞口体系变为密闭体系，能有效减少P2O5对环境的污染改进③：解决“水下白磷燃烧”困难的问题。
将硬纸圈换成金属盖，将其固定在橡胶塞上，放好白磷，再将空试管倒扣在水中，可避免通入氧气的气流将白磷吹起来。
三、实验器材大烧杯、大试管、橡胶塞、金属盖、钉子、镊子、药匙、玻璃导管、白磷、红磷、滤纸、热水、气球。
四、实验过程及数据处理1.按装置图1，将红磷、白磷分别放人两试管中，用带玻璃导管的橡皮塞塞住试管口，玻璃管的外端固定一气球，保证试管内有较多的空气，完全封闭后再将两试管同时浸入热水中进行对比实验。
观察红磷、白磷哪个燃烧。
2.按装置图2，在烧杯中放一橡胶塞(橡胶塞上端固定一金属盖)，注入适量热水浸没橡胶塞，在其上端的金属盖中放一小块白磷。
观察白磷是否燃烧。
用一空试管向下罩住水中的橡胶塞。
观察白磷是否燃烧。
五、实验改进的效果1.烧杯中热水传递迅速，实验省时。
2.反应始终在密闭空间中进行，实验产生的白烟不会直接排放到空气中，可减少空气污染，同时防止五氧化二磷对人体的危害。
3.将空试管倒扣在水中，白磷能迅速燃烧，不需要另外制备氧气，操作简单，现象明显。
六、自我评价1.与课本中的实验相比，彻底解决了白磷燃烧白烟充满实验室的问题，避免了环境污染。
硫酸铜制备实验的改进_纪明中
６化学教学２００６年，第２期１硫酸铜制备实验的原方法及存在的问题２改进方案的提出与实践Ｃｕ＋２ＨＮＯ＋ＨＳＯＣｕＳＯ＋２ＮＯ＋２ＨＯＮＯＮＯＮＯ２ＮＯ＋２ＮａＯＨＮａＮＯ＋ＮａＮＯ＋ＨＯ硫酸铜的制备实验是无机化学实验教学中一个必做的实验。
铜不能与稀硫酸直接反应，实验中以浓硝酸为氧化剂分次加入到铜与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、析晶等操作得到硫酸铜晶体。
其反应原理如下：→↑在制备实验过程中产生大量有毒有害气体，一方面污染了实验室环境，另一方面也影响了老师和同学们的身体健康。
虽然实验室有通风设施，但在实验过程中仍然感到有呛人的气味，老师连续指导几批学生后，咽喉有明显的疼痛感觉。
另外与空气中的水结合后生成硝酸，腐蚀实验室设施，也是造成“酸雨”的罪魁祸首之一，排放到空气中也会影响环境。
原硫酸铜实验教学方案已不能适应时代发展的要求，必须寻求新方案，解决污染问题。
本文提出了多个改进方案并进行了实验。
将反应过程中生成的有毒气体用碱液吸收。
原理如下：→改进后，用锥形瓶为反应器，通过分液漏斗滴加浓硝酸到铜与稀硫酸的混合体系中，反应释放的气体通过连接橡皮管导入盛放碱液的烧杯中被碱液吸收。
为防止吸收碱液倒吸使实验失败，在锥形瓶与烧杯间连接一个缓冲瓶。
实验中要控制浓硝酸的滴加速度，若滴加硝酸速度太快，使气体来不及为碱液吸收，则有部分有毒气体逸出。
本法基本上解决了实验室的污染问题。
但在实验中要求添加一些实验设备，需要组装反应装置，并要求实验装置不能漏气，对实验操作技巧有一定的要求。
另外在制备的过程中仍然产生［１］３２４４２２２２２２２３２２．１安装有毒气体吸收装置文章编号：中图分类号：文献标识码：１００５－６６２９（２００６）０２－０００６－０２Ｇ６３３．８Ｃ硫酸铜制备实验的改进纪明中，刘卫华（南京理工大学化工学院无机化学教研室，江苏南京２１００９４）了废弃物，不符合绿色化学的要求。
以空气为氧化剂。
将铜粉在坩埚中反复灼烧，使铜充分与空气反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。
电解铜循环工艺流程
电解铜循环工艺流程The electrolytic copper recycling process involves several key steps. Firstly, the cathode chamber and anode chamber are connected through an electrolyte circulation system, forming a closed electrolytic system. A power supply system provides the necessary current. Next, copper ore and copper sulfate solution are added, and the intensity of the current and the circulation speed of the electrolyte are adjusted.The electrolytic process, the core of the copper electrolysis technology, mainly consists of two stages: reduction of copper ions and copper deposition. During the reduction of copper ions, the current passes through the electrolyte between the anode and cathode, causing the copper ions in the solution to migrate towards the cathode. As the copper ions pass over the cathode surface, they receive an electron supply and undergo a reduction reaction, forming metallic copper. The copper deposition occurs as the reduced metal copper gradually accumulates on the cathode surface, forming a dense copper deposition layer. The circulation of the electrolyte effectively transports the copper ions in the solution to the cathode, maintaining the continuity of the electrolytic process. By controlling parameters such as the flow rate and temperature of the electrolyte, the thickness and quality of the copper deposition layer can be adjusted.Finally, when the copper deposition reaches a certain thickness, the electrolytic process is terminated. The copper deposition in the electrolytic cell is then removed for subsequent processing steps such as cleaning, drying, and machining.中文翻译：电解铜循环工艺流程主要包括几个关键步骤。
氧化铜循环伏安曲线
氧化铜循环伏安曲线氧化铜循环伏安曲线是研究电化学反应过程中的重要工具之一。
它通过在一定的电势范围内，对氧化铜电极进行周期性的电压扫描，记录电流与电势之间的关系，从而得到一条循环伏安曲线。
氧化铜循环伏安曲线的实验通常分为两个步骤：第一步是电极的预处理，第二步是循环伏安扫描。
在预处理步骤中，我们通常会将氧化铜电极放置在酸性或碱性溶液中进行清洗和活化，以去除表面的杂质和氧化物。
然后，将电极放置在电解质溶液中，进行电位的稳定。
在循环伏安扫描步骤中，我们会在一定的电势范围内，以一定的扫描速率，周期性地改变电极的电位，并记录相应的电流值。
通过对氧化铜循环伏安曲线的分析，我们可以得到许多有用的信息。
首先，循环伏安曲线上的峰值位置和峰值电流可以提供有关反应的动力学信息。
例如，在氧化铜电极上，我们可以观察到氧还原峰和铜离子还原峰。
通过测量这些峰的位置和峰值电流，我们可以推断出氧还原和铜离子还原反应的速率常数和电荷转移系数。
其次，循环伏安曲线上的峰形和峰谷之间的面积可以提供有关反应的表面积信息。
通过计算峰形和峰谷之间的面积比例，我们可以推断出电极表面上活性物种的比例和分布情况。
此外，循环伏安曲线上的峰形和峰谷之间的距离可以提供有关反应的电荷转移过程的信息。
通过测量峰形和峰谷之间的距离，我们可以推断出电荷转移步骤中的传质速率和电荷转移速率。
除了以上提到的信息外，氧化铜循环伏安曲线还可以用于研究其他方面的问题。
例如，通过改变扫描速率、溶液浓度、温度等实验条件，我们可以研究反应速率、反应机理和反应活化能等方面的问题。
此外，通过对不同类型的氧化铜电极进行循环伏安扫描，我们还可以研究材料表面性质、界面反应和催化性能等方面的问题。
总之，氧化铜循环伏安曲线是研究电化学反应过程中一种重要的实验方法。
通过对循环伏安曲线的分析，我们可以得到许多有关反应动力学、表面性质和界面反应等方面的信息。
因此，在电化学研究中广泛应用了氧化铜循环伏安曲线。
对实验室产生有毒刺激性气体的建议
对实验室产生有毒刺激性气体的建议一氧化碳CO、二氧化硫S02、硫化氢H2S、二氧化氮NO2、一氧化氮NO等是实验室常有毒的气体。
在保证实验效果不受影响的前提下,如何改进实验装置、或者采用恰当的方法来处理这些有毒气体，对保护实验室环境安全来说,是非常重要的。
处理好无机有毒气体,改进实验装置,这种措施是防止有毒气体外逸的重要途径。
对于一氧化碳的处理, 通常采用一氧化碳的制取及还原氧化铜实验, -般是将一氧化碳通入澄清石灰水使未完全反应的- -氧化碳转化为无毒的二氧化碳。
这种装置存在两点不足:一是浪费掉一氧化碳转化时的能量;二是装置气密性不好, 一氧化碳气体会逸散到空气中，造成环境污染。
如果将装置加以改进可以克服以上两点不足。
比如用普通试管代替圆底烧瓶成制取气的反应器,用细玻璃管代替粗玻璃管做一氧化碳还原氧化铜的性质实验, 则残留在装置中无法处理的一氧化碳的量就大大减少了,有效降低了有毒的一氧化碳对空气的污染程度。
另外,对一氧化碳尾气处理的装置也可作改进,将一氧化碳燃烧释放的热量用于加热还原氧化铜,也可以避免这些不足。
其它有毒气体,像NO2、H2S、SO2 的处理方法主要坚持用微型仪器代替常规仪器,用密闭仪器代替普通组装仪器,可以有效控制。
这里特别指出的是产生H2S和SO2气体的实验可以放在无管式通风柜里进行。
因为无管式通风柜采用的是活性炭过滤器。
这种过滤器可以吸附H2S和SO2这些实验室常见气体。
对于实验室的有毒气体,不能随意排放到室外,可对实验装置进行改进或将实验放在通风柜里进行,使有毒气体易于检测、处理或者将有毒体变废为宝,循环利用。
此外,实验室通风设计非常重要。
通风系统设计要根据建筑功能、平面分布及实验室内容的要求,综合技术、经济、管理等因素,进行合理的安排设计。
铜相对于原子质量_解释说明以及概述
铜相对于原子质量解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在化学和物理学领域中，原子质量是一个非常重要的概念。
原子质量是指一个单个原子的质量，通常用于描述元素的质量和性质。
本文将围绕铜的原子质量展开讨论。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、铜的原子质量、铜相对于其他金属的原子质量差异、实验测定铜的原子质量方法与结果分析以及结论与展望。
每个部分都有其独立的内容和目标，共同构成了对铜的原子质量问题进行全面解释和说明。
1.3 目的本文旨在探讨铜的原子质量，并解释相对于其他金属来说铜所具有的特殊性。
通过阐述铜化学特性、定义和计算方法以及重要性，我们将深入理解铜在元素周期表中的位置以及其与其他金属之间的原子质量差异。
此外，我们还将介绍一种实验方法来测定铜的原子质量，并进行结果分析和讨论。
最后，文章将总结这些内容并提出未来研究方向。
以上是“1. 引言”部分的内容，描述了本文的概述、结构和目的。
此部分帮助读者明确文章的主要内容和研究重点，并为后续章节的讨论提供了必要背景信息。
2. 铜的原子质量：2.1 铜的化学特性：铜是一种常见的金属元素，其化学符号为Cu，原子序数为29。
它具有良好的导电和导热性能，是重要的工业材料之一。
铜在自然界中以多种原子形式存在，其中最稳定的形式为63和65两种同位素。
2.2 原子质量的定义和计算方法：原子质量指的是一个元素中一个原子的质量，在化学中通常以相对原子质量进行表示。
相对原子质量是指一个元素中所有同位素相对于碳-12同位素（标准物质）取12为基准时所确定的比值。
因此，相对原子质量不仅取决于元素中各种同位素存在比例，还受到每个同位素自身的原子质量影响。
计算一个元素X的相对原子质量可以使用以下公式：相对原子质量(X) = (m1×M1 + m2×M2 + ... + mn×Mn) / 100其中，mi代表该元素富集体系中第i个同位素的百分比丰度（取值0-100），Mi代表该同位素的标准相对原子质量。
氢气的制备和铜相对原子质量的测定实验的改进_胡蕾
实验与创新思维2010年，第7期经过多次反复实验，结果不尽理想，产生气体速度慢，量也少。
通过调整丙酸钠、氢氧化钠、氧化钙这三中物质的质量比例，终于得到一个比较理想的结果。
在调整这三中物质的质量比例关系时，基于以下几方面的考虑：（1）这是固体与固体之间的反应，反应物之间的接触没有液体之间接触充分；同时丙酸钠脱羧较难，应适当增加氢氧化钠的量，丙酸钠与氢氧化钠质量比采用5︰3。
（2）为了增加反应混合物的吸水性，应提高氧化钙的质量比，氧化钙与氢氧化钠的质量比采用4︰3。
按这样的质量比例投入实验，在多次的实验中，结果比较理想，放出的气体速度快，量也多。
在本实验中，先称取氢氧化钠15克，氧化钙20克，在碾钵中碾细拌匀，再称取丙酸钠25克与之混合拌匀，装入硬质玻璃管，所用的实验装置如图6。
把制得的乙烷气体储藏在储气瓶中备用。
(2)乙烷与氯气取代反应使乙烷全部被氯气取代，氯气与乙烷的体积比应为6︰1，但按这样的体积比来取料（即用85mL 氯气与15mL 乙烷），反应速度慢，最后氯气的黄绿色也没有完全褪尽，其主要原因是乙烷的量少，在光照条件下产生的乙烷自由基浓度低，影响反应速度。
再者，当有一氯乙烷、二氯乙烷生成时易凝结成液体，这样会影响氯气与氯烷自由基的进一步取代，造成氯气不能完全反应，最后氯气的黄绿色不能完全褪尽。
经过多次的实验，不断调整氯气与乙烷的体积比例，氯气与乙烷的体积按3︰2的比例（即在100mL 的针筒中吸入60mL 的氯气和40mL 的乙烷气体），反应现象最理想。
反应速度也快。
实验装置如图4。
当光照一分钟左右活塞开始上升，立即升至140mL 左右，活塞马上开始回落至100mL ，等待片刻，冷却后，针筒内混合气体体积减为95mL 左右。
同时看到针筒内气体漫漫凝结成黄绿色小雾滴，且在针筒的中心黄绿色小雾滴不断上升，而在四周不断回落，这样的现象持续约一分钟左右，然后黄绿色褪尽，针筒壁上出现明显的无色油状液滴。
废铜循环利用作业
废铜循环利用作业
废铜变宝贝的过程，就像给旧东西换个马甲，让它重新上岗。
咱们一步一步来看：
捡破烂大行动：首先，得有人到处搜集废旧的电线、破电器，还有建筑工地上不要的铜件。
这些废铜被拢一块儿，等着分类。
分门别类：接着，就像给书本归类一样，得把废铜分成不同的堆。
干净的放一边，脏兮兮或者有污染的另外处理，这样后面的活儿就好干多了。
洗白白和变形记：废铜先得洗个澡，去去油渍和脏东西。
有的还得切一切、砸一砸，弄成容易处理的样子。
火烤铜熔炼：这时候，把处理过的废铜丢进一个大熔炉，跟炼丹似的，烧得通红，杂质就被烤没了。
铜液凉了，就成了新的铜块或者铜锭。
电击重生：还有一种高级玩法，用电解池给铜“充电”，脏东西自动跑掉，出来的铜跟新的一样干净。
调配方，提纯度：如果铜里混了别的金属，就得调配一下，像做菜一样，让铜的纯度上去，质量达标。
变身记：最后，这些干净的铜可以被做成各种形状，比如电线、水管、铜板，又可以在各行各业大显身手了。
绿色处理：别忘了，那些有毒的废铜得特别照顾，用科学的方法处理掉毒，不能让它们危害环境。
这一套流程下来，废铜就不再是废物，而是宝贵的资源了，既环保又省钱，真是个双赢的好事！。
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金属铜的循环制备改进
铜循环实验的改进
摘要：在原有的实验基础上做了一些改进，来减少反应过程有毒有害气体的排放，达到绿色化学的要求。
在理论上得到相同的铜的条件下减少化学用品的剂量，节约资源。
提高单质铜的产量，减少铜的氧化率。
同时进一步熟悉四类基本反应(氧化还原、沉淀、分解及中和反应)的本质和分类方法。
关键词：铜循环
前言：原实验开始用浓硝酸溶解铜片，产生污染性气体二氧化氮，需要到通风橱操作；且原实验后面各种化学试剂用量过多，造成浪费；最后在实验室烘干时由于温度及空气流通等原因导致铜的氧化率极高。
本实验对以上不足之处进行改进，以达到简化实验步骤，减少污染气体的排放及节约试剂的改进目的。
一、实验步骤
1.1由Cu制备Cu(NO3)2
称取约0.5gCu片放入250ml的烧杯中，在通风橱中加入4ml的浓硝酸（16mol/L）。
搅拌溶液至Cu反应完全，记录实验现象。
向反应完的溶液中加蒸馏水至烧杯体积的一半。
1.2 由Cu(NO3)2制Cu(OH)2
在搅拌下向溶液中加入30ml 3mol/L NaOH，生成白色沉淀。
1.3 由Cu(OH)2制CuO
加热有沉淀的液体并不断搅拌至溶液微沸。
当完全变黑后，停止加热。
并继续搅拌几分钟。
将溶液静置使生成的CuO 沉降。
倾滗法弃去上层清液，再加入200ml热的去离子水洗涤沉淀。
待沉淀沉降后，弃去上层清液。
1.4 由CuO制CuSO4
在搅拌下加入15ml 6mol/L H2SO4。
反应结束后将反应器放入到通风橱中。
1.5由CuSO4制Cu
一次性加入2.0g锌粉，搅拌，至上层溶液由蓝色变为无色。
当溶液中没有气泡出现后，弃去上层清液至指定容器内。
如果在底部沉淀中看到了未反应完的银灰色锌粉，加入10ml 6mol/L HCl至微热。
溶液中没有气泡产生，倾滗法弃去清液，将生成的Cu转移到表面皿上。
用5ml去离子水洗涤产物铜粉2次，再用5ml甲醇洗。
最后将Cu粉放入烘箱中烘干，烘干后称重。
二、实验改进
2.1 称取0.5g铜片放入烧杯中，先加入6mol/L的盐酸
3.0mL，再加入30%H2O23.4mL。
边滴加边搅拌。
实验现象：铜片快速溶解，溶液变为绿色，溶液中产生气泡，烧杯壁发热。
2.2 微热，除去过量的H2O2。
实验现象：溶液中产生少量气泡。
2.3加水至烧杯体积的一半。
实验现象：溶液变为蓝色。
2.4 在不断搅拌下向溶液中加入13mL2mol/L的NaOH。
实验现象：生成蓝色沉淀。
2.5 加热有沉淀的液体并不断搅拌至溶液微沸。
当完全变黑后，停止加热，并继续搅拌几分钟，将溶液静置使生成的沉淀沉降。
倾滗法去掉大部分上清液。
2.6 在搅拌下加入
3.4mL6mol/L盐酸。
反应结束后将反应器放入到通风橱中。
实验现象：黑色沉淀溶解，溶液变为蓝色。
2.7 一次性加入1.0g锌粉，搅拌，至上层溶液由蓝色变为无色。
当溶液中没有气泡出现后，弃去上层清液至指定容器内。
如果在底部沉淀中看到了未反应完的银灰色锌粉，滴加6mol/L HCl至微热，直到无气泡产生。
实验现象：锌粉溶解，产生红色固体，溶液中产生气泡。
2.8当溶液中没有气泡产生，倾滗法弃去清液，将生成的Cu 转移到表面皿上。
用5ml去离子水洗涤产物铜粉3次，再用5ml丙酮洗。
最后将Cu粉放在50°C烘箱烘干约40分钟，烘干后称重。
三、实验数据
四、结果与思考
①利用过氧化氢在酸性条件下的氧化能力取代硝酸，减少了实验的污染性气体排放。
②与上次用过氧化氢与硫酸的搭配相比，过氧化氢与盐酸的搭配（酸度相同时）溶解铜的速率更快。
猜测氯离子可能有催化作用。
③刚溶解铜的溶液为绿色，应该是铜离子浓度过大，解释了后面的加水至烧杯的一半。
④由烘干后铜仍然是红色的知，烘干时，应控制温度在40~50°C，同时应该一次性烘干30~40min，不应该中途拿出来，减少空气流动以确保铜不会被氧化。
⑤由于上次实验铜的颗粒太细是因为在加氢氧化钠时同时也在加热，此次取消了加热，得到的颗粒有变大。
由此猜想，再沉淀生成的过程中，由于加热是分子的运动加快，导致反应变快，同时分子的扩散程度变大，导致沉淀的颗粒变细。
而沉淀后的加热（陈化）则可以使沉淀聚集变大。
五、参考文献
【1】武汉大学化学与分子科学学院实验中心《无机化学实验（第二版）》（武汉大学出版社）第98页
【2】曹锡章宋天佑王杏乔《无机化学（第三版）》（高等教育出版社）
【3】百度文库《金属Cu的循环制备实验改良》 205实验室
【4】普通高中课程标准实验教科书《化学》必修一（人民教育出版社）。