氢气还原氧化铜实验的研究和改进

氢气还原氧化铜实验的研究和改进 摘 要:在众多的化学实验中，氢气还原氧化铜可以算得上是一个比较经典的试验了，对它的操作方法也被人们所称赞并被编成了口诀，为了使反应现象差异明显，我们将会改进原有的操作方法，我们会将实验得到的铜粒放在室温、自然光的条件下铜粒的光泽就会显现出来，真实感也很强，所以更让人容易认可和信服。 关键词:氧化铜 还原改进 颜色 中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)01(c)-0114-01 根据“先通氢，后点灯、先取灯，后撤氢”等方法操作;反应后得到暗砖红色的细铜粉末，不易观察产物铜的浅玫瑰红色及金属亮光;而且产物颜色和氧化亚铜的暗红色及铜和氧化亚铜二者的混合物颜色混淆。实验前后，反应体系颜色变化虽较明显，但产物颜色易混淆，真实感不强，给学生一个模糊的实验结果，使他们对化学实验产生疑虑，无形中就挫伤了他们的学习兴趣和热情。不仅如此，这种操作方法编成口诀“一成不变”，虽能方便学生熟记，但它却大大地束缚了学生的思维和手足，不利于培养学生分析问题、解决问题以及进行实验操作的能力，所以对此我们应该采取方法进行改进。 1 操作方法的改进 在实验开始之前，要先取约0.5 g的氧化铜粉末，做好实验的准备工作，然后将取到的实验药品放进一支干燥的试管底部，在实验装置的搭建过程中要严格按照实验装置图进行搭建，注意保证实验的气密性处于良好的状态之下。然后再将取到的试验样品放置在小试管的中央位置，这时候需要注意的是一定不能要试管口被氧化铜粉末堵塞住，先向试管通入几秒钟的氢气进行排空处理，再对其使用酒精灯进行加热，加热1,2分钟之后，温度会持续上升至约350?左右，这时候再向其中通入纯净的充足的氢气，随后反应程度不断加剧，放出大量的热量，反应体系的温度升的很高，使还原出来的铜粉末随即熔融成麦粒大小、具有明显金属亮光的铜粒(铜的熔点是1083?);当加热到一定程度后，试管的内壁会有部分水滴生成，实验的反应大约持续1分钟，之后再停止加热，但是要继续通氢气至试管冷却。 2 实验原理讨论及说明 2.1 氢气还原氧化铜的反应为:300? CuO(s)+H2(g)==== Cu(s)+H2O(g) 经计算知，在350?时，反应的ΔHф=-92 kJ?mol-1，反应放出的热量可使体系温度达到约2200 K，说明反应过程的确放出大量的热，致使反应体系的温度远远高于铜的熔点，所以，在反应的同时，得到的铜粉末随即熔融，冷却后得到块状铜粒。 2.2 实验操作的关键是氢气要纯净，量要充足 加热用的酒精灯焰应稍大一些或用三芯酒精灯，这样可使全部反应物得到加热且迅速达到较高的温度，满足反应所需的条件。以便反应能很好的剧烈进行。 2.3 有人会说上述方法会不安全，可能发生危险，这种说法是没有根据的 3 金属铜颜色辨析 对于铜究竟是什么颜色这个问题目前有很多争议[1,4]，国内外对这个问题的看法也不一。在很多国内外很多化学教材中，对于铜的颜色的述也不尽相同，但是多数还是以红色为主，但是也有紫红色[6]、玫瑰红色[7]、棕红色[8]的表述，尽管对于铜的金属颜色表述具有一定的差异性，但是都是以红色作为基础色调的。根据1978年无机化学编写组编写的无机化学的教材书中第230页的，他们认为铜是紫红色或黄色[9]的，但是这两种颜色确实相差甚远;再根据1989年A、H盖勒罗等人在美国《化学教育杂志》的表述(以下称为盖 文)，他们认为铜的颜色是黄色的，他们之所以这样是因为他们认为铜之所以显现淡红色，主要还是由于铜在空气中被氧化成Cu2O所引起的。然而，1993年李雄记在《化学教育》发表的文章―― 铜究竟是什么颜色的(以下称为李文),直接否定了盖文的结论，他认为铜无论是块状还是粉末状都是呈紫红色的。根据这些对于铜颜色的不同看法，我们可以看出当前对于金属铜的颜色问题仍旧没有准确的定论，所以加强这方面的研究就显得尤为重要了。 首先，笔者通过实验证实，铜的确是黄色的，铜的红色是铜在空气中被氧化很易生成Cu2O所引起的;又因所今Cu2O的量不同，所呈现的红色又各不同。这一事实与盖文的结论基本一致。 其次，就李文的结论而言，铜不应是紫红色的，应该是黄色的，且不论用甲醇及乙醇做实验的结论。单就用丙酮还原红热的铜片(表面含氧化铜)做实验的结论来说，李文的实验结果是不够确切的。因为按此方法实验，多人已经证实该实验条件下铜的基本色调是黄色的，而李文的实验结果却不能与其相互吻合。况且，李文的实验都是在高温下进行的，所得颜色必定与在室温情况下的不符。因此，不能作为评判的标准。 参考文献 [1] 化学教学[Z].1993，42，1. [2] 化学教学[Z].1991，17，6. [3] 化工辞典[M].燃料化学工业出版社，1969. [4] 无机化学编写组编.无机化学(下册)[M].人民教育出版社，1978. [5] 戴安邦.无机化学教程(第二版)下册[M].2版.人民教育出版社，1972. [6] 北京师范大学等三院校无机化学教研室编.无机化学(下册)[M].人民教育出版社，1981. [7] 大连工学院金属学及热处理编写小组.金属学及热处理[M].科学出版社，1975. [8] 李振寰.元素性质数据手册[M].河北人民出版社，1985. [9] 北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学实验[M].高等教育出版社.