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。
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.。
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。
木炭还原氧化铜实验设计
木炭还原氧化铜实验设计
一(综述
“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。
、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。
3、由于炭和氧化铜的晶型结构相当稳定，使得反应的活化能较高，又因为固相反应多在表面进行，从而导致试验成功率比较低，是中学实验中的疑难实验，又加之实验条件不易控制，从而实验更难成功，因此需要通过正交试验来挑选出最佳方案。
4、木炭还原氧化铜在初中阶段是一个很重要的实验。
但若按照课本上的操作进行，很难达到预期的目的，出现的情形往往如下:反应几乎不发生，即使发生，得到的单质铜也很少，一旦移开酒精灯，发生着的反应就会自行停止;澄清石灰水几乎不变混浊。
很多同行对这个实验进行了改进，改进的方向:
一、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l:13.2,考虑到木炭含有杂质木炭应过量20%,因此采用1:10.6的比例或木炭过量更多些采用1:7的比例。
二、碳的类型。
还原剂的类型也是影响试验成功的重要因素，因此采用，木炭、石墨、焦炭等种类，从而选出最合适的还原剂。
三、氧化铜的类型。
采用不纯的氧化铜做实验效果较好最好采用20%的工业纯氧化铜和80% 的分析纯氧化铜混合使用或采用新制的氧化铜或炭粉做实验等。
碳还原氧化铜实验的探究报告
第二次
• 1、再一次的失败，使我们的心情跌入谷底，再有此时已有同学 做成功，更加反衬我们的沮丧。 • 2、实验过程： • （1）研磨（约2min），称取氧化铜2g，碳粉0.2g，烘干（方法 同第一次）。 • （2）在纸上均匀后再研磨约2min。取两药匙药品加热，其余操 作同第一次。 • 3、实验结果： • 没有红热现象出现加热约8min，产物局部呈暗红色。
• 3、实验结果： • 砖红色粉末，没能产生红色光亮的铜
第二次
• • • • • • • 1、经过第一次实验的失败，我们决定改变比例，用12：1的比例。 2、实验过程： （1）研磨氧化铜和碳粉（约2min）。 （2）称取氧化铜2.4g，碳粉0.2g。 （3）其余操作同第一次。 3、实验结果： 没有红热现象出现（加热约5min），产物局部呈暗红色。
三、实验过程记录
•
时间：2003年3月5日
•
下午 2：00~5：30
第一次
• • • • 1、经过两周的查阅资料和上网搜索，我们首先进行如下操作： （1）取氧化铜和碳质量比为12：1~10：1之间。 （2）炒干药品，并混合均匀，充分研磨。 （3）取一干燥大试管，装入约半试管药品，用棉线塞紧压实， 并用究竟灯加热。 • 注：后经老师指导将半试管药品改为少量药品，并不用棉线压 紧。
18第二天探究的总结五次实验前四次失败第五次非常成功地达到题目要求让我们信心大增对于下一次的演示交流有了信心和成功的决心更明白了失败是成功之母的深刻含义
碳还原氧化铜实验的探究报告
姓名： 杨璐 常虹
时间： 2003年2月~3月
一、实验要求
• 碳还原氧化铜并得到红色、光亮的铜
二、实验仪器和试剂
• （1）试剂：碳粉、氧化铜粉末 • （2）仪器：大试管、带铁夹的铁架台、蒸发皿、酒精灯、玻 • • 1、第二次实验失败，我们决定用11：1的比例再试一次。 2、实验过程： （1）研磨药品（约2min）。 （2）称取氧化铜2.2g，碳粉0.2g。 （3）其余操作同第一次。 3、实验结果： 没有红热现象出现（加热约8min），产物局部呈暗红色。
木炭还原氧化铜的注意事项
序号
注意事项
解释
1
检查装置气密性
在进行实验前，务必检查实验装置的气密性，以防止在实验过程中因漏气而导致实验失败或安全事故。
2Байду номын сангаас
试管口略向下倾斜
将试管口略向下倾斜，以防止在加热过程中产生的冷凝水回流到试管底部，导致试管炸裂。
3
充分混合反应物
确保氧化铜粉末和木炭粉均匀混合，以提高反应效率，使反应更加充分。
7
顺序操作
实验结束后，要先撤出导管再熄灭酒精灯，以防止水倒吸入试管，造成试管炸裂。
8
实验前准备
实验前应对实验用具进行检查，确保实验过程安全。同时，准备好所需的实验材料和设备。
9
观察实验现象
在实验过程中，要仔细观察实验现象，如黑色粉末变成红色、澄清石灰水变浑浊等，以验证实验的成功与否。
10
记录实验数据
4
加热至足够高温
木炭还原氧化铜的反应需要在高温下进行，通常需要加热至800℃以上。因此，在实验过程中，要确保加热到足够高的温度。
5
密闭反应容器
反应容器需要密闭，以防止氧气的干扰，确保反应在无氧或低氧环境下进行。
6
安全操作
实验过程中要注意安全，避免火灾和烧伤等事故。使用酒精灯等加热设备时，要遵循安全操作规程。
准确记录实验过程中的数据，如加热时间、温度等，以便后续分析和总结。
木炭还原氧化铜课程论文
木炭还原氧化铜实验探究摘要：用正交实验法研究了木炭还原氧化铜实验的优化条件，深入探究了采用酒精灯为热源、改变反应器及反应物状态使实验获得满意效果保证该实验成功的优化方案关键词：碳 氧化铜 还原 正交实验法 1 前言“碳还原氧化铜”演示实验是义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册中的一个重要的疑难实验，说它重要是因为它是初中阶典型的固相和固相之间的高温放热反应，而疑难点在于实验成功率低，主要原因是两反应物（碳和氧化铜）的晶体结构相当稳定，使该化学变化具高活化能，而且固相间的反应只能在表面进行，更增加了反应的困难程度加之影响该实验的因素较多，如果实验条件控制不好，往往得不到明显的现象。
近年来，许多教育界同行对此进行了大量的研究，但仍然存在实验成功率低和实验现象不明显的问题，综合起来看，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、混合物的研磨时间、反应物堆积形态等。
所以本次探究实验运用正交试验法找出实验的主要影响因素（碳和氧化铜的质量之比、反应物的干燥程度、混合物的研磨时间、反应器)及最佳实验方案，解决实验现象与理论不符的问题。
其次本实验采用的装置与中学教材有所不同，更有效的保存了热量，使反应效果更加明显。
2 实验原理（1）原理： 2CuO + C2Cu + CO 2↑二氧化碳能使澄清石灰水变混O H CaCO OH Ca CO 2322)(+↓=+副反应包括木炭和试管内氧气反应生成二氧化碳、碳过量会生成一氧化碳、氧化铜过量铜和氧化铜生成氧化亚铜。
常温下。
碳的化学性质不活泼；在高温下碳具有还原性可以将氧化铜等金属氧化物还原为金属单质，本身氧化成二氧化碳。
但该反应在高温下才能将氧化铜还原成铜，故温度对反应有很大影响；除此之外，经过一系列研究，发现碳与氧化铜质量比、反应物干燥程度、混合物研磨时间及反应器也会影响实验效果.(2)采用正交实验法,设计因素水平表以及)3(49L 正交实验表探讨实验优化条件。
实验四 木炭还原氧化铜
实验四木炭还原氧化铜华东师范大学实验现象：a烘干碳粉时，蒸发皿里的碳粉有一些红色的火星出现。
b碳粉和氧化铜混合加热，反应开始后3.5min后，开始出现“红热”的现象，马上移去酒精灯后，反应仍然可以继续反应，固体变得红热并蔓延开来，移去酒精灯后反应大约1min.红热消失。
c澄清石灰水先变浑浊了，后来随着产生的二氧化碳增多，澄清石灰水又变澄清了。
烧杯的上方有大量的白雾产生。
d 在硬质试管中出现大量的具有铜金属光泽的颗粒，也有具有铜金属光泽块状固体。
e由于移走了酒精灯，在反应完了以后出现倒吸。
问题：1.哪些实验现象可以证明本实验是属于放热反应？当刚出现红热的现象时，移去酒精灯，仍然可以继续反应。
而且反应后变成铜块和铜粒，该反应生成的铜有一部分经过了熔化过程，这个熔化过程是不可能靠酒精灯的火焰温度就能够完成的，而只可能是反应本身放出了较多的热量。
这就有力说明木炭还原氧化铜反应为放热反应。
2.澄清石灰水先变浑浊再变澄清的原因？3.此次试验的关键之处？一定要将氧化铜和木炭粉研磨，要将木炭粉烘干到有红晕或者有火星出现为止。
再将氧化铜和木炭粉混合起来研磨，使其接触的更加充分。
4.将木炭粉和氧化铜粉末研磨的目的是什么？充分的研磨，研磨的越细，固体的比表面积就会越大，活化中心就会越多，再将木炭粉和氧化铜粉末混合研磨使分子间的有效碰撞几率越大，反应越容易成功。
5.为什么要将木炭粉烘干？由于木炭粉易吸收空气中的水蒸汽，水分子会占据木炭粉的活化中心，使木炭粉的反应性能下降。
所以需要加热烘干使水分子离开木炭粉的活化中心。
6.理论上木炭粉和氧化铜的质量比是多少？实际实验用多少质量比？理论比=12/(2*80)=1:13.3,但是由于试管里的氧气要消耗部分的木炭粉，所以木炭粉需要多于理论值。
所以实际实验取木炭粉：氧化铜=1:10.7.一般有固体参与的反应是块状反应速率快还是粉末状反应快？无论是固液反应还是固固反应，如果固体呈粉末状都会增加其反应速率，由于粉末状，其表面积较大，与液体或固体接触时，接触面积比较大，所以反应速率较快。
用正交实验法对碳还原氧化铜实验的研究
王 寿 红 ． 情 义 ： 正 交 实验 法 对碳 还 原 氧 化 铜 实 验 的研 究 李 用
堂演示 ． 又要 保 证 １０ ０ ％成 功 率 的 原 则 ． 者 从 笔
交 实验 ｋ（ 设 计 ， ３） 并通 过反 应过 程 产生 的二氧
诸 多影 响 因素 中分析 筛选 出 四种主要 因素 ，即 ：
中图分类号： ６ — ０ １３
文献标识码 ： Ｂ
文章编号：Ｎ ｌ５４ ／ （ ０ ） — ００ ０ Ｃ ｌ一 ３０Ｎ２ ７ ２ ０ ３— ４ ０ ０
“ 碳还 原氧 化铜 ”演示 实验 是义务 教育课 程
标 准实 验教 科 书 《 学》 年级 上 册 中 的一个 重 化 九 要 的疑难 实验 它 重要 是 因为它是初 中阶段典 说 型 的固相 和 固相 之 间的高 温放热 反应 ： 而疑难 点 在 于实 验成 功 率低 。 主要 原 因是两 反 应物 （ 和 碳
Ａ碳 和 氧 化 铜 的 配 比、 Ｂ反 应 物 干 燥 时 间 、 Ｃ反
化碳 体积来 作 为该 反应进 行 程度 的考察 指标 ． 见
表 ２ 。
应 混合 物研磨 时 间 、 Ｄ试 管缠 铜丝 的 匝数 （ 铜 缠 丝 可 以提 高 内部 温度 ） ：并 将每 个 因素设计 成 三
个不 同水平 ． 表 １ 见
Ｖｏ． ． １ Ｎｏ２ ２
Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
用正交 实验法对碳还原氧化铜实验 的研究
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王寿红 李情义
（ 北京教育学院教 师教育学院， 北京，０ ０ １ １０ １ ）
摘要 ： 用正 交实验 法研 究 了木炭 还原 氧化铜 实验 的优化 条件 ， 深入探 讨 了采 用酒精 灯为 热 源 能使 实验 获得 满 意效果 的单质碳 和 氧化铜 的类 型 ， 出了保 证该 实验成 功 的优 化 方案 。 得 关键词 ： ； 碳 氧化铜 ； 还原 ； 交 实验 法 正
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。
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。
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
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。
炭粉氧化铜还原实验
炭粉氧化铜还原实验首先呢，咱们得先说说这实验的材料。
氧化铜，那家伙看起来就像一堆黑色的小土堆，一小撮一小撮的，没什么特别的。
炭粉呢，黑黑的粉末，就跟咱们平时烧火用的木炭磨成的粉差不多，不过可别小瞧它哦。
还有啊，我们需要一个试管，这试管就像一个透明的小房子，专门用来让氧化铜和炭粉在里面“打架”。
酒精灯也不能少，这酒精灯可是个小火把，能提供热量，就像一个小太阳在给这场战斗加油助威。
那咱们开始做实验吧。
先把适量的氧化铜和炭粉按照一定比例混合起来，就像把两个小部队集合在一起。
我觉得这个比例就像是做菜时候放盐和糖的比例一样，得拿捏好，不然这实验可能就会出岔子。
然后把这个混合物放进试管里，这时候的试管就像是一个装满神秘力量的魔法棒。
接着呢，用铁架台把试管固定住，这铁架台就像一个坚强的保镖，稳稳地守护着试管。
现在，点亮酒精灯，把火焰对准试管底部。
这时候你就会看到，酒精灯的火焰像一个调皮的小舌头，不断地舔着试管底部。
慢慢地，试管里就开始有变化了。
也许你会想，这得等到什么时候才会有明显的反应啊？别急嘛，这化学反应就像煮一锅老汤，得慢慢炖才能出味道。
突然，你可能会发现试管里的混合物开始发红了，就像被点燃了一样。
这时候，我就感觉像是看到了两个小部队在激烈地战斗，炭粉就像一个个勇敢的小战士，冲向氧化铜这个“大怪兽”。
而氧化铜呢，也不甘示弱，在高温的作用下，被炭粉一点一点地还原。
这个过程中，还可能会产生一些气体，就像战斗中冒起的硝烟。
你可能会问，这到底发生了什么化学变化呢？其实啊，炭粉把氧化铜中的氧给抢走了，自己变成了二氧化碳跑掉了，而氧化铜呢，就被还原成了铜。
这就像是一场抢东西的游戏，炭粉胜利了，把氧化铜的“宝贝”氧给抢走了。
我记得我第一次做这个实验的时候，那叫一个紧张啊。
就怕哪个步骤没做好，实验就失败了。
当时我看着酒精灯的火焰，心里就像揣了只小兔子，蹦蹦直跳。
不过当看到试管里终于有反应的时候，那种兴奋劲儿就别提了。
就像自己打游戏通关了一样，特别有成就感。
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？。
中教法实验剖析
实验三木炭还原氧化铜一、实验目的1.寻找并掌握木炭还原氧化铜实验的最佳反应条件。
2.掌握木炭还原氧化铜实验演示的规范操作和获得成功的关键。
3.初步学习实验研究方案的制定，学会实验研究常用的简单比较法。
4.了解和初步尝试试验设计中常用的正交设计。
二、实验用品试管、铁架台、铁夹、附导管的橡皮塞、药匙、研钵、托盘天平、称量纸、煤气灯、酒精喷灯、酒精喷灯、酒精灯、蒸发皿、玻璃棒、火柴、炭粉、氧化铜粉、澄清石灰水。
三、实验步骤及要求1.选择下图装置为本实验装置。
其中加热灯具可酌情更换。
2.分析并找出影响实验结果的诸多因素，从中挑出几项主要的因素，设计出简要的比较法，测试该几项因素对实验影响作用大小的实验方案（设计前可参阅本实验“实验探讨”部分和“参考文献”提供的相关内容）。
3.按实验设计的方案制作有关试验表格，并逐一进行规范的实验测试。
对各项的现象、结果做认真的记录。
4、实验结束后对实验结束对实验结果的记录进行分析、综合，写出自己的观点、体会，并写出该演示实验的最佳反应条件。
5.如时间较宽余，可选择正交试验法进行研究（设计前也可参阅本实验“实验研讨”部分和“参考文献”提供的相关内容）。
在按正交表进行实验测试后，同样需要对实验结果即相关的记录作分析、研究，并给出自己的观点、写出实验的最佳条件和操作要点等。
四、实验探讨1.碳和氧化铜充分反应其理论上的质量比为1:13.3，但实际进行反应时，试管里的氧气要消耗一些炭粉。
且反应中还会产生一氧化碳，故炭粉的用量就会偏高。
有人曾想提出以1:1、1:5、1:7、1:10、等的质量比来做实验，当然比例太大或太小，效果就会受到影响。
要现象明显，反应速率快，这就要通过自己动手摸索，否则，既浪费试剂药品，又得不到理想的结果，有时甚至还会使实验失败。
2.在木炭还原氧化铜实验中，反应物实际的最佳质量比要受到诸多因素的影响，例如反应试管的大小、火焰的温度、反应物颗粒的大小及混合的程度、反应物堆积的形态，反应物的含水量等等。
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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。