正交法测定木炭还原氧化铜的最佳实验条件报告书
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。
活性炭还原氧化铜实验条件探究
（ ７ ） 反应物充分冷 却后， 把混合 物倒出， 观察 最佳 的质量 比。 实验按 照炭 粉与氧化铜质量 比为 照试 验。 得 出活 性炭 粉和氧化铜 实验用 料的最佳
质量比。 实验 结果如表 １ 。
２ ． ４ ． １ 不同质量 比活性 炭和氧化铜
表 １ 炭粉和氧化铜不 同质量比对照试验 反应物质量 ｔ ｇ （ Ｃ ： Ｃ ｕ Ｏ 】 １ ： ６ １ ： ７ １ ： ８ １ ： ９ １ ： １ ０ １ ： １ １ １ ： １ ２ １ ： １ ３
粉作反 应原料。 关 键词 ： 活性 炭； 还原 ； 氧化铜 ； 实验条件优化 ； 化学实验探究
文章编 号： １ ０ ０ ５ — ６ ６ ２ ９ （ ２ ０ １ ５ ） ７ — ０ ０ ５ ６ — ０ ３
中图分类号 ： Ｇ６ ３ ３ ． ８
文 献标识码 ： Ｂ
１ 问题提 出
１ ． １ 问题背景
反应 中试 管里 的氧气会 消耗 一部分 活性 炭 粉。 所 以实际操 作 中炭粉 比例应 当增加。 本实 验按不 同
的质量 比来 进行 试 验， 探究 出在酒 精灯 加热下 的
１ ： ６ 、 １ ： ７ 、 １ ： ８ 、 １ ： ９ 、 １ ： １ ０ 、 １ ： １ １ 、 １ ： １ ２ 、 １ ： １ ３设 组 对
实 验 研 究
塞， 导气管伸人盛有澄清石灰水 的试管中。
底部 活性炭 和氧化铜 粉末 ， 观 察记录试 管 中反应
根 据炭 粉 还原氧化铜 的方程式 ， 计 算 出活性
（ ５ ） 用酒 精灯 预热试 管， 然 后集 中加热试 管 炭和氧化铜质量之 比为 １ ： １ ３ ． ３ 。 按照该比例恰好 完 全反应生 成铜和二氧化碳 ， 如果氧化铜过量， 则易
碳粉还原氧化铜最佳实验条件探究
碳粉还原氧化铜最佳实验条件探究付立海【摘要】碳粉还原氧化铜实验受很多条件的影响,是中学阶段学生们很难做成功的一个重要实验.通常认为影响最大的是反应物的干湿程度、反应物的颗粒大小、反应物的总质量、反应物的质量比等几方面因素.本研究首先从热力学角度对该实验进行理论分析,然后在反应物烘干与未烘干、反应物颗粒大小、反应物总质量、反应物质量比等因素影响的实验条件下分别进行实验,探究碳粉还原氧化铜的最佳实验条件.实验结果表明,碳粉还原氧化铜的最佳实验条件是:用烘干的、研磨的碳粉和氧化铜;碳粉和氧化铜总质量是4.4g;碳粉和氧化铜质量比是1:10.【期刊名称】《通化师范学院学报》【年(卷),期】2016(037)008【总页数】4页(P80-83)【关键词】碳粉;氧化铜;最佳实验条件【作者】付立海【作者单位】通化师范学院化学学院,吉林通化134002【正文语种】中文【中图分类】G808“碳粉还原氧化铜”实验是中学化学中的典型实验,也是高师化学教学论实验中进行实验条件控制方法训练的典型实验.该实验有两个主要目的，一是向学生直观展示说明单质碳具有还原性，在较高的温度下它可以夺取一些氧化物中的氧，使其发生还原反应，二是体会控制实验条件对实验结果的影响.该实验成功的现象：(1)出现红热现象；(2)澄清的石灰水变浑浊；(3)有金属光泽颗粒较大的铜珠生成.查阅了近几年的中学化学实验文献,可以找到很多篇对该实验进行不同角度的研究报告.1996年，刘怀乐将试管装置改成平卧式、选择碳粉和氧化铜的质量比为1:10.6进行实验探究.实验结果表明,用酒精灯加热就能使该实验发生剧烈反应,反应过程中出现红热、火星并伴有大量气体生成[1].但经过他的探究，发现此实验很难做成功,因此仍把它列为初中化学较难的实验之一[2].2003年,李健生将还原剂碳粉换作未干燥的活性炭，用酒精喷灯作为热源来进行此实验[3].2003年，钱亚兵等分别以木炭、炭黑、活性炭、石墨粉与氧化铜混合，将U型管改为Y型管，用酒精灯作为热源进行实验.实验结果表明，碳粉与氧化铜的质量比为1:9～1:11之间时实验效果好[4].2005年，郝金声等选择碳粉与氧化铜质量比为1:4、1：7、1:10和1:13.2，并分别将这四组不同比例的反应物混合，总质量分别为1g、2g、5g，用酒精喷灯作为热源进行实验.实验结果表明，总量为5g、碳粉和氧化铜的质量比为1:13.2的混合物效果较好[5].2005年，贾玉江等将普遍使用的实验装置平卧式改为直立式，用酒精灯作为热源，选取碳粉和氧化铜的质量比为1:11进行实验，实验成功率达90%[6].2006年，杨华丽等制备碱性氧化铜与碳粉反应，用酒精灯作为热源.实验结果表明，碳粉还原新制成的碱性氧化铜，质量比为1:10的实验效果较好[7].2008年，张翼等用不同质量比、不同种类、不同纯度、不同混合程度的碳粉和氧化铜，并采用不同热源进行实验探究.实验结果表明，碳粉和氧化铜的质量比为1:11.5，碳粉选择还原性碳粉、氧化铜选择分析纯，混合物研磨时间为15min及以上,用火焰温度较高且稳定的酒精喷灯作为热源进行的实验较好[8].2009年，杨绍武用电烙铁作为热源,不直接用碳粉还原氧化铜而是先氧化缠绕好的铜丝,再用碳粉还原氧化铜[9].2013年，宋婷等用不同规格的试管，采用自制的三芯灯作为热源进行实验[10].可以看到,实验探究所用的方法和得到的结论都不尽相同,足以说明这个实验的复杂性和难成功性.综上所述，该实验的改进方式主要是从以下五个方面进行：(1)用不同种类的反应物；(2)用不同质量比的反应物；(3)用不同的热源，改变实验温度；(4)改变实验装置；(5)用不同总量的混合物.本文在大量的实验基础上对影响该实验的各种因素进行了研究，重点对反应物的干燥程度、反应物的混合方式、反应物的总质量、反应物的质量比进行研究，探究出了该实验的最佳条件.1.1 热力学分析对碳粉还原氧化铜实验进行热力学分析:查手册得：根据公式从计算可知,ΔrGmθ=-139.98KJ·mol-1<0，所以该反应为自发反应.根据公式可得kθ=3.3×1024该反应的平衡常数kθ=3.3×1024，反应程度很大，即反应可以进行得很完全.根据公式从计算可知,ΔrHmθ=-83.11KJ·mol-1<0，所以该反应为放热反应.根据以上计算分析可知,反应一旦开始，反应物就会有明显的“红热”现象发生,并且“红热”及至全部反应物.如果碳粉和氧化铜的总量足够多，那么反应放出的热足以将碳粉和氧化铜反应生成的细小颗粒的铜熔化成大颗粒铜(铜的熔点为1083℃).本实验最终应该能够得到具有金属光泽和金属特性的大块的铜.可是在查阅的大量文献报告中，实际实验过程中为什么看不到有金属光泽的、大块的铜出现呢?仔细分析,其原因是反应速度较慢的问题.因为碳粉还原氧化铜的反应类型属于固体和固体反应生成固体和气体的反应.因此增大反应物的接触面积(即碳粉和氧化铜要细小)，使其充分接触是一个很关键的因素.另外，从阿伦尼乌斯公式看,提高温度可以加快反应速度，并可以预测反应温度应在600℃以上反应才能进行，而用酒精灯则达不到这个温度，所以本实验采用酒精喷灯作为热源来进行加热.1.2 影响因素影响该实验的主要因素是反应的温度.通过对该实验现象的观察和分析，影响该实验的因素还有:(1)反应物是否干燥；(2)反应物的颗粒大小；(3)反应物的总质量；(4)反应物的质量比.综合以上的分析，本研究的实验思路如下：(1)探讨反应物的干湿程度对实验的影响，确定出干湿程度.(2)将(1)中得到的结果定为已知的实验条件继续探讨反应物的颗粒大小和混合方式.(3)再将(1)和(2)中的结果作为实验已知条件，探讨反应物的总质量对实验的影响，探讨总质量为1.1g、2.2g、3.3g、4.4g、5.5g.(4)最后将前三个实验探讨的结果作为第四个探讨的已知条件，探讨反应物的质量比.值得注意的是，虽然根据化学方程式计算出来的理论比例为1：13.3，但是实际实验过程中，由于试管中存在大量的空气，这种情况下就会消耗一部分碳粉，即要求碳粉过量，所以本研究选取反应物的比例为1:4～1:13.3.1 实验原理该实验为固体与固体之间的放热反应，反应过程中出现红热、火星等实验现象. 3.2 实验药品和仪器(1)药品：活性碳粉(AR,国药集团化学试剂有限公司，20140603)、氧化铜粉(AR,天津科密欧化学试剂有限公司，20140110)、澄清石灰水.(2)仪器：石英试管(20×200mm)、铁架台(带铁夹)、酒精喷灯、托盘天平、电子天平、烧杯、带胶塞的导管、石棉网、研钵.3.3 实验装置3.4 实验过程(1)反应物干燥程度对实验的影响.将碳粉和氧化铜放到150℃的烘箱中烘干30min.待冷却至室温后，称取0.1g碳粉，0.7g氧化铜(选择1:7进行实验，碳粉要过量).再称取一份相同质量的未烘干的药品，分别充分混合但不研磨，装入试管中.用酒精喷灯加热，观察实验现象，实验结果记录如表l.通过上述实验现象可以表明，碳粉和氧化铜在烘干的条件下反应效果更好.因为未烘干的碳粉和氧化铜中含有大量的水分，加热过程中有水蒸气生成，会影响实验效果.(2)反应物颗粒大小及混合方式对实验的影响.称取烘干冷却后的碳粉0.1g，氧化铜0.7g(选择1:7进行实验，碳粉要过量)，进行研磨(研磨15min)混合.再称取一份相同质量的不研磨的药品，充分混合，装入试管中.用酒精喷灯加热，观察实验现象，实验结果记录如表2.通过上述实验现象可以看出，碳粉和氧化铜在烘干、研磨的条件下反应效果更好.因为研磨过的碳粉和氧化铜有更大的接触面积，使其充分接触反应.(3)反应物总质量对实验的影响.分别称取烘干研磨的反应物混合物(碳粉与氧化铜配比为1：10)1.1g，2.2g，3.3g，4.4g，5.5g，用酒精喷灯加热，观察实验现象，实验结果记录如表3.通过上述实验现象可以看出，碳粉和氧化铜在烘干、研磨、总质量为4.4g的条件下反应生成的光亮铜珠最多，效果更好.(4)反应物的质量比对实验的影响.①分别称取烘干冷却研磨总质量为4.4g、碳粉和氧化铜质量比为1:4～1:13(碳粉要过量),分别充分混合，装入试管中.②用酒精喷灯加热，观察实验现象，实验结果记录如表4和表5.通过上述实验现象可以看出，碳粉和氧化铜在烘干、研磨、总质量为4.4g、质量比为1:10的条件下反应效果最好.综上,可以得出碳粉还原氧化铜实验的最佳条件：(1)碳粉和氧化铜在烘干混合的条件下实验效果好，使药品保持干燥以至于没有水珠生成，影响实验效果.(2)碳粉和氧化铜在研磨混合的条件下实验效果好，增大接触面积，使两者充分反应.(3)碳粉和氧化铜的总质量为4.4g的条件下实验效果好，以便有足够的热量放出.(4)碳粉和氧化铜在质量比为1:10的条件下实验效果好.(5)酒精喷灯距离试管约2cm左右实验效果好，以便可以达到实验所需的温度.【相关文献】[1]刘怀乐.中学化学实验与教学研究[M].重庆:西南师范大学出版社,1996:54-55.[2]刘怀乐.中学化学教学实证与求索[M].重庆:西南师范大学出版社,2002:12-13.[3]李建生.用未干燥的活性炭做“木炭还原氧化铜实验”[J].教学仪器和实验,2003(8):31.[4]钱亚兵,鲍正荣.碳还原氧化铜实验研究[J].实验教学与仪器,2003(9):15-17.[5]郝金声，余跃东,周进康.木炭还原氧化铜最佳实验条件研究[J].中学化学教学参考,2005(5):37-39.[6]贾玉江,贾华娜.木炭还原氧化铜实验教学研究[J].中学化学教学参考,2005(1,2):64.[7]杨华丽，王亚茹，康永胜，等.碳粉还原氧化铜实验探究[J].实验教学与仪器,2006(2):27-28.[8]张翼,黎国兰.碳还原氧化铜实验条件优化探究[J].绵阳师范学院学报,2008(8):58-61.[9]杨绍武.一种简单又高效的木炭还原氧化铜的方法[J].化学教育,2009(4):31-32.[10]宋婷，卢一卉，李远蓉.木炭还原氧化铜实验条件的探究[J].实验教学与仪器,2013(9):37.。
以木炭还原氧化铜探究固相反应机理及反应条件
应常温下ＡＧ＜Ｏ．也就是说木炭还原氧化铜在室温
下即可发生。但实验研究中发现。该反应在常温下
’系华东师范大学课程论硕士生。
万方数据
２００９年，第８期
实验与创新思维
４９
反应速度极慢，无明显反应现象。通常为使该反应 以显著速度发生，必需将其加热到一定温度。充分 说明热力学和动力学两种因素在固相反应中都极为 重要［４１。
３关于固相反应的动力学 从热力学性质来讲．木炭还原氧化铜的反应在 常温下即可发生。然而实际上，为什么该反应对温 度确有一定的要求呢。可从图２的简单图示得到说 明。从固相反应机理看，反应的第一阶段是在木 炭和氧化铜的界面上（ａ，ｂ图中的虚线）生成金属铜晶 核，实现这步是相当困难的，因为生成的晶核结构 与反应物的结构不同。因此，成核反应需要通过反 应物界面结构的重新排列．其中包括结构中化学键 的断裂和重新结合，Ｃ和ＣｕＯ晶格中Ｃ（原子）和Ｃｕｚ＋ 的脱出、扩散和进入缺位。加热有利于这些过程的 进行和晶格的生成。同样。进一步实现在晶核上的 晶体生长也有一定困难．因为原料中的Ｃ和Ｃｕｚ＋需 要经过两个界面的扩散才有可能在核上发生晶体生 长反应，并使产物层增厚，如图２（ｂ）所示。可见，决定
［习圈 此反应的控制步骤应是晶格中微粒的扩散，而加热
有利于离子或原子的扩散，可明显地提高反应速度。
ａ
ｂ
图２木炭还原氧化铜反应机制示意图
综上所述，从固相反应机理、反应热力学和动 力学分析，影响固相反应速度的因素有：①固体比 表面积及固体间接触面积；②微粒通过各物相特别 是产物相的扩散速度；③产物相的成核速度阁ｆ受产
参考文献：
【１】王程杰主缟．中学化学实验研究【Ｍ】．上海：华东师范大学出版 社．２００５：２３９－２４０．
【２】苏勉曾缡著．固体化学导论［Ｍ】．北京：北京大学出版社．１９８６：
木炭还原氧化铜实验条件的探究
宋婷卢一卉李远蓉 西南大学化学化工学院（４００７１５）
木炭还原氧化铜实验是人教版九年级化学上册 第六单元“碳和碳的氧化物”中关于碳的还原性的实 验，通过该实验的演示，学生可掌握其反应原理，初 步了解还原性、氧化性的概念，为高中氧化还原反应 的学习打下基础。
经过实践和分析，该实验存在现象不明显、实验 效果欠佳等问题。一是使用普通酒精灯加灯罩的方 法不能达到实验所需的高温；二是未指明氧化铜与 木炭的质量比；三是未强调实验成功的关键。
表３微型试管实验组的最佳实验条件探究
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３．普通小试管与微型试管实验效果比较。 比较表２、表３，可得出以下结论： （１）使用自制三芯灯不加灯罩进行加热、氧化铜 与木炭比例为１０：１时，两组得出用普通小试管进行 实验效果最佳，一组得出微型试管进行实验效果最 佳．一组得出二者效果相差不大： （２）在使用自制三芯灯不加灯罩进行加热、氧化 铜与木炭比例为８：１时，３组得出用微型试管进行实 验效果最佳。 综上可知，在木炭还原氧化铜实验中，温度对实 验效果的影响程度大于反应物质量比。不管使用普 通小试管还是微型试管，当氧化铜与木炭质量比为 １０：１时，实验效果优于８：１；不同酒精灯的比较结果 为：采用自制三芯灯加灯罩时实验效果最佳，自制三 芯灯不加灯罩时实验效果次之，普通酒精灯加灯罩 效果最差。实验装置的比较结果为：当反应物质量比 为１０：１时，普通小试管效果较好；当反应物质量比为 ８：１时，微型试管效果较好。
·３７·
三竺！！苎兰！塑
塑坠型！塑型三型！垒！曩墨露趟
利用数字化实验探究化学反应中的热量变化
唐文伟 江苏省南菁高级中学（２１４４３７）
在教学苏教版《化学２》专题２第二单元“化学反 应中热量变化”时，笔者将传统感观与数字传感器技 术相结合，利用数字化实验系统的温度传感装置，观 察并记录反应前后反应体系的温度值，从而更直观 地呈现反应过程中热量的变化。
活性炭还原氧化铜实验条件探究
活性炭还原氧化铜实验条件探究作者：刘林青丁伟来源：《化学教学》2015年第08期摘要：木炭还原氧化铜是中学化学教学的一个重要演示实验，针对该实验的成功率较低等不足进行了实验探究。
发现炭粉材质的选择、炭粉和氧化铜的质量比、反应物的状态都会对实验效果产生影响。
通过三组对照实验，证明了该实验最佳条件是：炭粉和氧化铜质量比为1：7～1：8；混合研磨时间为10min；烘炒最佳时机是活性炭粉呈红晕状；采用化学纯木炭粉和氧化铜粉作反应原料。
关键词：活性炭；还原；氧化铜；实验条件优化；化学实验探究文章编号：1005–6629（2015）7–0056–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1 问题提出1.1 问题背景炭粉还原氧化铜是义务教育阶段九年级上册《化学》[1]课本中的一个重要的演示实验。
该实验的目的是向学生说明：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[2]。
该实验成功的指标表现在四个方面：（1）实验开始1～2分钟出现明显现象；（2）大量二氧化碳喷涌而出，澄清石灰水变浑浊；（3）反应进行中反应物呈现红热熔岩状态；（4）反应产物中有金属光泽的铜粒生成。
可是该实验演示成功率一直很低，很少出现以上实验指标。
1.2 影响因素查阅相关资料发现，炭粉还原氧化铜实验对反应物的质量比、反应物的状态有较高的要求，通常反应过程中还伴有砖红色粉末氧化亚铜的生成[3～5]。
本探究实验对炭粉和氧化铜的质量比例和反应物的状态进行了研究，对实验产物作观察、鉴定，探究出了活性炭还原氧化铜的最佳条件。
2 实验过程2.1 实验材料药品：木炭粉（CP）、氧化铜粉（CP）、澄清石灰水、稀硫酸仪器：托盘天平、铁架台、铁圈、铁夹、试管（18mm×180mm）、橡胶塞、导气管、烧杯、研钵、蒸发皿、玻璃棒2.2 实验原理和装置 2.2.1 实验原理2.3 实验步骤（1）按图1所示装置图从下到上搭好装置。
实验教学设计《木炭还原氧化铜》实验教学设计
实验教学设计《木炭还原氧化铜》实验教学设计
一、实验目的：
1.掌握还原反应的基本原理，理解金属氧化物的还原反应原理。
2.通过本实验，培养学生的实验操作技能、观察分析能力和动
手实践能力。
3.了解木炭在还原反应中的应用。
二、实验原理：
还原反应：指原有较高氧化数的物质失去氧元素而被还原剂还原成较低氧化数的物质的反应。
氧化反应：指物质与氧气或其他能氧化的氧化剂接触反应，物质向氧化剂失去电子，氧化剂被还原成更稳定的物质。
本实验中的氧化铜是黑色的，是一种黑色粉末，常见于化学实验室。
还原剂木炭是一种天然的有机燃料，在高温下时可以与气体或固体的氧化物反应，使其还原成金属。
三、实验器材：
铜（II）氧化物、木炭、塑料容器、烧杯、滴液管、酒精灯、
镊子、试管架等。
四、实验步骤：
1.将大量的铜（II）氧化物取出，放入干净的塑料容器中；
2.将少量的木炭取出，用镊子轻轻挤碎，然后将其铺散在铜（II）氧化物的表面；
3.用滴液管滴入少量草酸，让草酸液滴入木炭上，逐渐加加快滴入草酸，看到反应开始发生；
4.放置一会儿，让反应彻底完成，观察看到的颜色变化；
5.将反应产物从容器中取出，用滤纸过滤；
6.用酒精清洗反应产物，以便用于后面的实验分析。
五、实验注意事项：
1.本实验要求精确测量，操作前要保持仪器的干净和精确；
2.操作时要戴手套和药品眼镜，以防眼睛和皮肤受到伤害；
3.实验过程中不能出现漏洞，如倒错液体等操作失误，否则容易发生事故；
4.实验操作完后将反应产物彻底清洗干净，避免残留影响下一次实验。
用正交设计法探讨木炭还原氧化铜
用正交设计法探讨木炭还原氧化铜的最佳实验条件费芳芳 (海宁市第一中学浙江嘉兴 314400)摘要：以“木炭还原氧化铜”实验为研究对象,用正交实验设计法探索此反应的最佳条件.结论为：取新制木炭和氧化铜按质量比1：4混合，研磨10分钟，用改良酒精灯加热进行实验效果最佳。
关键词：正交实验设计法木炭还原氧化铜最佳条件初中《自然科学》中有一炭的还原性的演示实验，即用木炭还原氧化铜，很多实验者都感觉到，这个实验条件难把握，成功率低，反应时间长，试管内物质颜色变化不明显或有少量砖红色物质产生。
有资料指出，其实这种砖红色物质是氧化亚铜，而不是铜[1]。
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[2]。
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。
1.实验仪器及试剂CuO粉末分析纯HNO3 1:1 分析纯HCl 1:1 分析纯浓氨水分析纯浓 H2SＯ4 分析纯KI（固体）分析纯KSCN（固体）分析纯木炭：用杨树杆烧红闷灭制得改良酒精灯：即双芯酒精灯，可用广口瓶和大橡皮塞制成。
将橡皮塞钻两个孔插入两根玻璃管，玻璃管中插入绕有钢丝的棉芯，并配以防风罩[3]。
SnCl2溶液（5% ）：称取20g SnCl22H2O溶于100mL浓HCl中。
此溶液临用前一天配制。
再加入Sn粒防止SnCl2被氧化，使用时三等体积稀释。
5%淀粉批示剂：称到0.5g可溶性淀粉，用少量水搅匀后，加入到100mL沸水中，搅匀、冷却后，加入0.1gHgI2作防腐剂。
Na2S2Ｏ3标准溶液[4]：（1）.配制称取26g Na2S2O35H2O，溶于500ml新煮沸的蒸馏水中，加0.20gNa2CO3 ，保存于棕色瓶中，置于暗处,七天后标定.（2）.标定：准确称取已烘干的K2CrO7 0.14g2份，分别放入250mL锥形瓶中，加10-20mL水溶解，再加入2gKI（固体）和60mol/L HCl溶液5mL，摇匀后盖上表面皿，放于暗处5min。
以木炭还原氧化铜探究固相反应机理及反应条件
以木炭还原氧化铜探究固相反应机理及反应条件作者：卫泽敏吴先强来源：《化学教学》2009年第08期文章编号:1005-6629(2009)08-0048-02 中图分类号:G633.8文献标识码:C木炭还原氧化铜实验是中学化学教材中固相反应的典型代表之一,该实验因成功率低而被广泛讨论,如反应物的质量比、反应物研和程度、反应温度甚至试管大小都影响该实验的效果[1]。
狭义地讲,固相反应(Solid state reaction)是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体产物的过程,如燃烧石灰石、氯酸钾分解等。
本文从狭义的概念来讨论固相反应。
1固相反应的微观模型固相反应机理较气相或液相反应复杂,通常包括以下基本步骤[2]:①吸附和解吸;②界面上原子间反应;③在界面上或内部形成新物相的核;④物质通过界面输送。
在各步中,往往有某一个反应步骤进行得比较慢,整个反应的反应速度就受这一步反应所控制,叫做控速步骤。
固体粉末反应大部分是扩散控制的反应。
Jander(杨德尔)首先提出了固体粉末反应的扩散模型[3]。
他对反应体系做了一些简化处理,设想反应物A是半径为r的球形颗粒,其分散在连续的反应物B的介质中,并假定在A微粒的表面上产生厚度为x的产物层(AB),如图1所示。
因此物质的传递输送是沿着A与B的接触点进行相互扩散。
产物层AB形成后反应要继续进行,就必须有B通过产物层扩散到A-AB的界面才能与A反应生成AB。
其中通过产物层的扩散速度最慢,决定着整个反应的速度。
而晶体结构缺少对称性或结构具有缺陷的地方容易成为初始反应的核心。
综上,从固相反应微观机理分析可知,反应物的晶体结构、粒度、比表面积、反应温度是影响固相反应的主要因素。
正如在木炭还原氧化铜实验中发现,木炭和氧化铜的干燥程度、研和程度、质量比、堆积形态、加热灯具等均对反应进程和反应速度产生作用。
2固相反应的热力学研究热力学通过考虑反应的自由能变化来判定该反应能否发生,即ΔG3关于固相反应的动力学从热力学性质来讲,木炭还原氧化铜的反应在常温下即可发生。
化学教学论实验报告——木炭还原氧化铜
化学教学论实验报告——⽊炭还原氧化铜化学教学论实验报告——⽊炭还原氧化铜化学系2011级化学2班罗晗 10111550218⼀、实验⽅程式、装置：1、⽊炭还原氧化铜反应：C+2CuO ═⾼温2Cu+CO 2↑2、⼆氧化碳与澄清⽯灰⽔反应：CO 2+Ca(OH)2═CaCO 3↓+H 2O3、实验装置：为固固加热的反应装置，由于在试验中将会产⽣⼤量的⼆氧化碳，所以盛有澄清⽯灰⽔的试管⼀般换成⼩烧杯，其效果会更明显。
⼆、实验注意事项：1、实验准备过程中，应该将⽊炭和氧化铜粉末充分烘⼲，要将⽊炭加热烘⼲⾄产⽣⼩⽕星，将氧化铜粉末烘⼲⾄去除其中含有的⽔分，以防⽌⽊炭和氧化铜中含有⽔份，影响化学反应的发⽣和现象。
2、在烘⼲⽊炭和氧化铜时，使⽤蒸发⽫。
蒸发⽫和坩埚这⼀类的陶瓷制成的仪器，可以直接⽤酒精灯加热，不需要垫⽯棉⽹，在加热过程中要不断⽤玻璃棒搅拌，使其受热均匀，防⽌固体飞溅。
在烘⼲过程中，加热不要太久，因为在停⽌加热后蒸发⽫的余热会继续烘⼲，使得⽊炭红热，与氧⽓发⽣反应，影响其参与还原氧化铜的反应。
此外，烘⼲时使⽤蒸发⽫时，⼀定要⽤坩埚钳来移动蒸发⽫，千万不可以⽤⼿，防⽌被蒸发⽫烫伤。
3、待冷却后将⽊炭和氧化铜置于研钵中充分研磨，使其混合均匀，并成为更细的粉末，以利于还原反应的发⽣，更好地观察到实验现象。
4、将混合好的固体倒⼊试管后，要将试管底部在桌⾯上敲击⼏下，以夯实固体，使粉末紧密接触，增加反应接触⾯，以利于反应的发⽣，⽽不是像许多资料上说的那样平铺固体于试管中，那样反⽽不利于反应的发⽣，可见查阅⽂献时要注意筛选正确的信息。
5、在加热固体前，⼀定要预热试管，使得其受热均匀，防⽌炸裂试管。
使⽤酒精灯加热试管时，应该调节酒精灯，使得其外焰包裹着试管底部，这样既能充分利⽤酒精灯的⽕焰温度，⼜能让试管接触到酒精灯温度最⾼的外焰，⼤⼤增加了加热效率。
6、在使⽤酒精灯时，⾸先要检查灯捻，⽤剪⼑除掉烧焦部分，剪齐灯捻；其次，灯⾝内酒精，最多不要超过灯⾝的2/3，也不可过少；在拿掉灯盖或熄灭酒精灯时，⼀定扶好灯⾝，以免将酒精灯弄倒；也绝对不可⽤⼀盏酒精灯去点燃另⼀盏灯，否则容易着⽕；此外，万⼀灯内酒精洒出，使桌⾯或其它物体着⽕，不要慌张，要迅速⽤事前备好的湿抹布盖灭。
正交法测定木炭还原氧化铜的最佳实验条件报告书
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。
木炭还原氧化铜实验报告
1.加深学生对木炭还原性的认识与理解，进而加深对还原反应的理解；
2.培养学生观察实验现象的理解。
实验原理：2CuO＋C 2Cu＋CO2↑＋Q
实验设计（或改进）思路：分析教材中的本实验，可以发现有以下问题：①没有说明炭与氧化铜的比例；②实验结果是有红色粉末出现，现象不明显；③炭的种类是否会对是实验结果产生影响，试验中未加说明；④实验中未考虑混合粉末被CO2气流冲散的问题。所以本次实验从以上几个方面去考虑和改进。
王莉.木炭还原氧化铜最佳实验条件的选择.昌吉师专学报.1 9 9 9年9月第3期:77—78
指导老师：_______________
实验研究的主要内容：运用正交实验法探究出木炭还原氧化铜的最佳实验条件（主要是木炭与氧化铜的比例、木炭的种类及是否要加铜丝）。
实验研究方案及实验记录表格：
实验结果图
表一：
A(CuO:C)
B(炭的种类)
C（是否加铜丝）
1
10:1
木炭
否
2
8:1
回收炭
是
表二：正交实验表
因素
实验号
A
B
C
实验指示
1
1
11Biblioteka 4.7黑色粉末（≤2.5）
问题讨论：（1）实验前要充分碾磨炭和氧化铜，试管要干燥，这是实验成功的关键点；
（2）实验中，酒精灯的温度要尽量高，这也是实验成功的一个关键点；
（3）实验结束后，要先夹上止水夹，再撤去酒精灯，等试管慢慢冷却。
参考文献：黄介金.初中化学“木炭还原氧化铜"的实验探究.中学教学参考(中旬)2 0 0 9.1 0总第29期：140—140
《化学实验教学研究》实验报告
实验设计项目木炭还原氧化铜的研究实验时间星期二上午√下午晚上
化学实验改进木炭还原氧化铜
1、实验设计的思路 （1）木炭作为首选反应物 （2）无论选择何种木炭，都需进行烘干和研磨 （3）选用酒精灯为热源 （4）如图实验装置可以完成实验，不必再将其复杂化 （5）在一定比例的木炭和氧化铜的混合物中添加一定量的氯化剂
图 木炭还原氧化铜 2、实验条件的改进
经多次定量实验研究发现，在实验室条件下，采用 CaCl2 作为氯化剂为最佳条件。 3、实验步骤及现象
（1）称量 （2）研磨混匀，约取 2 克混合物平铺于硬质试管的底部 （3）固定好仪器加热 （4）ຫໍສະໝຸດ 应结束后，用止水夹夹紧胶管，停止加热
炭还原氧化铜实验条件探究
炭还原氧化铜实验条件探究【摘要】炭还原氧化铜是现行初中化学课本中的实验，实验条件是用酒精喷灯加热。
本研究采用酒精灯加热，氧化铜分别与木炭粉、石墨粉、活性炭粉、炭黑粉反应，采用正交实验探究了炭还原氧化铜实验的优化条件，得出了该实验成功的优化方案，总结出了放热现象明显，产生的铜镜面积大，重现性好，实验时间短，适合课堂教学实验的方法。
【关键词】炭;氧化铜;探究1.问题的提出人教版义务教育教科书化学九年级上册第六单元课题1中“木炭还原氧化铜”演示实验，学生是从这个实验中初次接触还原反应的。
碳的还原性是中学化学教学中的重点，而炭还原氧化铜实验又是教学中的一个难点，它是中学化学中首次接触的的高温固相反应[1]。
此实验的成功涉及很多因素，包括氧化铜与炭粉的纯度、两者质量比、干燥程度、是否混合均匀、试管管径大小、加热温度等[2]。
由于该反应活化能较高，需要在高温下反应现象才明显。
但是，酒精喷灯常使试管局部受热而变形甚至损坏，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分析，该实验都需要改进[3-5]。
为此，笔者对此实验进行了探究。
2.实验部分2.1 实验仪器及试剂2.1.1实验仪器试管（内径分别为3.0cm;2.3cm;1.6cm），水槽，铁架台，研钵和研杵，酒精灯，火柴，玻璃导管，单孔橡胶塞，托盘天平（带砝码盒和镊子，）称量纸，秒表，长把不锈钢药匙。
2.1.2 实验材料表1 实验试剂试剂名称分子式纯度生产厂家氧化铜粉CuO 分析纯北京化工厂木炭粉 C 分析纯上海士峰生物科技有限公司活性炭粉 C 分析纯上海士峰生物科技有限公司炭黑粉 C 分析纯上海士峰生物科技有限公司石墨粉 C 化学纯天津市科盟化工贸易公司澄清石灰水Ca（OH）2 化学纯2.2 实验装置图图 1（1）按图1组装除装有澄清石灰水的试管外的所有仪器。
（2）将玻璃导管一端伸入盛有水的水槽之中并用手握住试管或用酒精灯加热（加热前预热）试管，如玻璃导管口处有气泡冒出，说明仪器气密性良好，反之，须在导管与单孔橡胶塞，单孔橡胶塞与玻璃导管重新连接，在连接处涂上少量水。
实验2 木炭还原氧化铜 初中化学实验报告
实验2 木炭还原氧化铜
实验类型：
验证性实验
实验目的：
1.学习仪器的连接、药品的取用、给物质加热等实验基本操作；
2.认识木炭与氧化铜的反应，了解木炭的还原性。
实验用品：
酒精灯（或酒精喷灯）、网罩、硬质试管、铁架台、铁夹、单孔橡皮塞、导管、药匙、研钵、火柴；
澄清的石灰水、木炭、氧化铜。
实验过程：
2.给试管加热。
先使试管
然后集中在试管的
3.实验结束后，先移出
再熄灭。
问题与讨论：
1.实验中在酒精灯火焰上加了一个网罩，其作用是什么？
2.实验结束后，为什么先移出导管，再熄灭酒精灯？。
木炭粉还原氧化铜化学方程_理论说明
木炭粉还原氧化铜化学方程理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨木炭粉还原氧化铜的化学方程及相关理论说明。
木炭粉是一种常见的还原剂，而氧化铜则是一种常见的氧化剂。
了解这一反应的化学方程和机理对于理解其原理以及实际应用具有重要意义。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
引言部分即当前所在部分，旨在介绍文章内容和结构。
第二部分将详细介绍木炭粉还原氧化铜的化学方程，包括双方的基本性质和反应介绍。
第三部分将对该反应进行理论说明，包括还原反应机理解析、定量计算方法探讨以及实验证结果分析。
第四部分将给出结果与讨论，推导和解释具体的化学方程式，并分析实际应用和意义以及反应条件控制与优化策略。
最后，在第五部分中总结归纳实验结果，并对初步成果评估进行展望未来发展方向。
1.3 目的本文的目的是通过深入研究木炭粉还原氧化铜的化学方程和相关理论，加深对这一反应的理解。
此外，还旨在探讨该化学反应的实际应用和意义，以及如何控制反应条件和优化策略。
通过本文的研究成果，我们希望为这一领域的进一步发展提供有益的参考，并为相关领域的科学家和研究人员提供新的思路与启示。
2. 木炭粉还原氧化铜化学方程2.1 化学反应介绍木炭粉和氧化铜之间的还原反应是一种常见的化学反应。
在这个反应中，木炭粉作为还原剂，将氧化铜中的氧离子去除，从而生成固体金属铜。
这是一种重要的工业过程，因为金属铜广泛用于制造电子设备、导线和其他产品。
2.2 木炭粉还原性质分析木炭粉具有很好的还原性质。
由于其高表面积和丰富的孔隙结构，木炭粉能够吸附并迅速催化反应物上的气体分子。
同时，由于其碳含量较高，木炭粉可以提供足够的可用碳来与其他物质发生化学反应。
2.3 氧化铜的化学性质分析氧化铜是一种不溶于水的深蓝色固体。
它是一种普遍存在于自然界中的金属氧化物，在高温下具有良好的稳定性。
然而，在与还原剂如木炭粉接触时，氧化铜会失去部分或全部的氧离子，从而转化为金属铜。
由上述分析可知，木炭粉具有很好的还原性质，而氧化铜具有被还原的潜力。
中学化学实验《木炭还原氧化铜》
木炭还原氧化铜
一、实验装置：
二、实验步骤
1．取直径为2毫米，长为30毫米的铜丝，如图2所示绕成环状。
（在玻璃棒上绕即可）
2．将此铜丝上端插至橡皮塞小头中间。
3．取活性炭粉约1.5克左右，装入直径为20毫米，长为200毫米的具支试管内。
4．将实验（2）所备用的铜丝在酒精灯上加热，使下端变为黑色的氧化铜。
5．趁热将黑色的氧化铜如图1所示浸没在活性炭粉内，上加一团棉花。
（防止炭粉喷入导管内干扰实验）
6．立即用酒精灯给盛有炭粉与氧化铜的具支试管加热。
7．等澄清石灰水明显变浑（约1分30秒）再继续加热20秒（使反应完全）停止加热。
8．取出带铜丝的橡皮塞，放入冷水中，洗去表面的炭粉。
（放冷水中的目的使还原铜迅速冷却）则可观察到原本黑色的氧化铜变为红色的铜。
整个反应在4分钟内完成。
三、实验优点
1．材料易得，操作简便；
2．现象明显，成功率高；
3．酒精灯加热即可，且缩短反应时间。
4．棉花隔离，避免炭粉喷入导管；采用竖直向上加热固体，减少石灰水倒流机会。
（如活性炭预先热处理，就不会有倒流）
5．本实验重点改进是将固体粉末加热改为竖直向上，扩大了学生的知识面，也为今后的高中教学埋下了伏笔。
四、实验说明
预热处理过的炭粉，在反应中不会出现爆沸，并且棉花上方无明显的水雾（或水珠）。
而未进行预处理的炭粉，则有上述现象。
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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
学生姓名：井娟、李娜、李颖、刘丝路
指导教师：杨国萍
学号：12060141009、12060141011
12060141014、12060141015 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。
参考文献：
[1]陈达辉, 龙光宇. 碳还原氧化铜的改进[ J]. 实验教学与仪器, 1994, 6 (8): 41.
[2]董耀华. 碳还原氧化铜的实验探讨与改进[ J] . 教学仪器与实验, 2000, 4 (11): 7.
[3]王锦化, 李晖, 孙张珂, 等. 高师实验教学研究中碳还原氧化铜实验的重新设计[ J]. 高校实验室工作研究, 2005, 12: 6-9.
[4]钱亚兵, 鲍正荣. 碳还原氧化铜实验研究[ J]. 实验教学与仪器, 2003, 2 (9): 15- 17
[5]李建生,化学仪器和实验,2003,(8):31
[6]杨绍武,化学教育,2009,30（4）;72
二、实验目标
（一）知识与技能
(1) 通过实验进一步认识木炭单质的还原性及该实验的原理和操作技能；
(2)了解正交实验法的简单应用，通过对本实验的研究进一步培养研究、改进化学实验的能力。
（二）过程与方法
(1)通过一系列基本操作进一步掌握基本操作及相关注意事项；
(2)通过正交实验法探究本实验成功的最优化方案。
（三）情感态度与价值观
产生对化学学科的热爱，培养学生实事求是的科学态度，感受科学发现的过程和所运用的方法，发展相互交流，共同协作的科学精神，初步具备创新意识。
三、实验仪器与试剂
1.表1 实验仪器
名称型号规格数量
大试管25mm*200mm 两个
铁架台带铁夹一个
玻璃导管90°两个
分析天平YP610N 一个
胶塞4#单孔一个
火柴——一盒
研钵配套研磨棒一个
酒精灯——一个
酒精灯罩粗细网各一个
橡胶管10cm 一个
止水夹——一个
长柄药匙——两个
细铜丝200cm，400cm 各一个
烘箱101A-1E 一个
2.表二实验试剂
名称规格数量
木炭——一瓶
氧化铜——一瓶澄清石灰水——一瓶
四、实验原理
碳是一种具有还原性的非金属。
在一定条件下，木炭具有还原性，能在加热的条件下夺取氧化铜中的氧，使金属氧化物还原为单质，炭则生成炭的氧化物。
反应方程式为：C+2CuO=CO2↑+2Cu，反应条件为高温。
该反应是固体与固体的反应，接触不够充分，所以需要增大反应物的接触面积，所以要把混合物充分研磨。
而要观察到二氧化碳气体需要新制的澄清石灰水装置，反应产生的气体用澄清石灰水检验后若变浑浊，则有二氧化碳生成：C02+Ca(OH)2=CaCO3+H2O。
但影响该实验的因素多达十几种，如碳和氧化铜的配比、碳和氧化铜的类型、反应药品干燥程度、反应混合物用量、反应温度、反应器类型、反应混合物粒度及混合程度、药品填装方式、反应物堆积形态等。
本实验通过正交实验法对木炭还原氧化铜的最佳实验条件进行探究找出影响实验的主要因素（火焰温度，木炭和氧化铜的质量比，反应研磨时间、烘干时间），并得到最佳方案。
2 A1 B2 C2 D2
3 A1 B3 C3 D3
4 A2 B3 C2 D1
5 A2 B2 C1 D3
6 A2 B1 C3 D2
7 A3 B2 C3 D1
8 A3 B3 C1 D2
9 A3 B1 C2 D3
五、实验内容
5.1实验前准备工作
将仪器在120℃烘箱中干燥1h。
将炭研细，备用。
5.2检验装置的气密性。
如下图安装好仪器，用手捂住试管，观察导管处有气泡冒出，松开试管并稍等片刻，观察到导管有一小段上升的水柱，证明装置气密性良好。
图1木炭还原氧化铜装置图
5.3 设计正交试验表，按表格进行实验。
5.4反应物的称取。
按表格所给的比例称取木炭和氧化铜粉末，先将纯木炭装入试管底部，在装入氧化铜粉末，混合后压紧并夯实。
按所给条件选取适当温度进行加热。
5.5 在右侧试管中加入30ml澄清石灰水，点燃酒精灯，加热。
片刻后将导管深入澄清石灰水液面下。
开始反应。
5.6 待石灰水中没有气泡冒出至反应完毕后，先用弹簧夹家住导气管的胶皮管，
再撤去澄清石灰水中的导管，最后熄灭撤去酒精灯。
待装置冷却后，拆分实验装置。
5.7 洗涤仪器，放回原位。
六、结果与讨论
1、实验结果记录
序号试管内现象烧杯内现象评分
1 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 64
2 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 69
3 小部分是Cu 澄清石灰水变浑浊 79
4 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 66
5 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 60
6 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 68
7 小部分是Cu 澄清石灰水变浑浊 70
8 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 60
9 无光亮的Cu，大部
分是Cu2O
澄清石灰水变浑浊 63
2、实验结果评分标准
实验结果评分结果全部生成光亮的铜，无CuO、C和Cu2O 100 几乎全部有生成光亮的铜，稍有CuO和Cu2O 90-99 大部分是Cu 80-89 小部分是Cu 70-79
无光亮的Cu，大部分是Cu2O 60-69
3、正交实验法探究木炭与氧化铜实验结果的处理
焰温度＞烘干时间。
经过上图可直观比较各因素的k1,k2和k3，可以看出，对木炭与氧化铜质量比，最好的
实验结果为A1，对火焰温度最好实验结果为B3，对研磨时间最好的实验结果为C3，对木炭烘干时间最好的实验结果为D3。
因此综合九次实验结果来看，木炭还原氧化铜的最好实验条件为A1.B3.C3.D3，也就是木炭与氧化铜质量比为1：10，火焰加热温度为酒
精灯加粗网罩，研磨时间为10min，木炭烘干时间为1h。
七、实验中可能存在的问题及解决方法
6.1 反应完毕加热不能立即停止，应逐渐停止加热，否则因冷却而进如试管的氧气
会重新氧化产物铜的表面，使其颜色发暗。
6.2 本实验加热的温度较高，应使用硬质试管来做。
6.3 本实验所有反应物都应除水，而且硬质试管也应该干燥，防止副反应的发生。
6.4 拆卸装置时，应先移出试管（把导气管从石灰水中取出），在熄灭酒精喷灯，
以防止石灰水到流入上冷却的试管里而使试管破裂。
6.5 实验结束时，将导气管的胶皮管用弹簧夹夹好，防止空气进入试管将灼热的铜
会重新氧化，确保试验成功。
八、起止时间、进程安排
第7周准备实验仪器和药品，第8周进行实验。