氢气还原氧化铜实验改进 - 教学设计

《全国第十一届化学实验仪器创新成果展示表》 氢气还原氧化铜实验的改进 一、实验名称:氢气还原氧化铜 张雪楠 中卫市第五中学 中卫市755000 二、实验目的: 氢气还原氧化铜虽然不是上要求做的演示实验，但对于学生理解还原反应具有重要的意义，传统的实验用在试管里装入氧化铜通入氢气还原，时间长现象不明显。本实验改进用细玻璃管代替试管做反应容器，使少量氧化铜粉末附着在玻璃管的内壁，这样可以极大的减少氢气的用量，并且氧化铜与氢气的接触面积也较大，实验现象十分明显。该装置还可演示一氧化碳还原氧化铜实验，安全环保。我设计了这套实验，在教学中取得了很好的实验效果。 三、实验仪器及试剂: 仪器:内径3毫米的玻璃管一根，广口瓶一个，橡胶塞大小各一个，一支带控制旋钮的橡胶管(从氧气袋上截取)，气球一只，酒精灯一个 试剂:氧化铜粉末 氢气(实验前制取) 四、实验装置 1、制附有氧化铜的玻璃管 取少量氧化铜粉末堆在表面皿上，将一根3毫米内径的干净的直玻璃管插入氧化铜堆中，使管内形成3-5毫米的氧化铜柱，向氧化铜上滴水，使之成糊状，待糊状氧化铜下滑时，倾斜转动玻璃管，氧化铜滑到中下部时，上下对掉，让氧化铜原路回滑，其间用手指弹动玻璃管。当管内附着一薄层氧化铜后，平持玻璃管在灯焰上转动微热，直至水分蒸干备用。还可将一铜丝在铁丝上绕成螺旋状取下后在酒精灯上加热直至变成黑色(铜在高温下和氧气反应生成一层氧化铜)，然后塞入玻璃管中备用。 2、本实验改进的目的是使实验药品用量少，反应现象明显，反应时间短。所以要使少量氢气持续平稳的通过玻璃管是实验的关键。受到医院给病人输氧气装置的启发，我用气球收集氢气，利用氧气袋 上的控制旋钮和橡胶管来控制氢气流，用图示装置观察气流输入的速度。装置如图所示 五、实验操作 从橡胶管和广口瓶上玻璃管连接处拔掉橡胶管，收集一气球氢气。实验前关闭控制旋钮和止水夹。实验时打开止水夹，缓缓开启控制旋钮，通过观察广口瓶中冒气泡的速度来观察气流输入的速度。一秒钟约两个气泡，用来排除广口瓶中和玻璃管内的空气。为了使空气能够排干净，广口瓶中水面要尽量接近短管管口，气流不能过大，否则会有水冲入短管。在通气约20秒后，空气基本排干净，稍加大气体流量，用酒精灯给氧化铜加热，能看到黑色的氧化铜变红，移动酒精灯，持续加热半分钟左右，使所有的氧化铜都还原为铜。，大约半分钟。停止加热并减小氢气流量直至玻璃管冷却，关闭控制旋钮和止水夹。做下一次实验时只需换附有氧化铜的玻璃管即可。一个直径15厘米的气球可做三次实验。这样改进后一位老师在三个班做演示实验只需一个直径15厘米的气球就够了，且整个实验只需三分钟，实验现象十分明显。 图1实验装置 图2 调节氢气流 图3反应后生成的铜 五、装置改进的意义 1、改进后的试验，氢气用量很少。制备一次气体可满足几次实验的需求。 2、反应容器小，药品用量少，升温快，现象出现迅速且明显，氢气流容易控制，整套装置便于教师课堂演示。 另外该装置还可以做氢气还原氧化铁的实验。若改用一氧化碳气体，本装置还可以做一氧化碳还原氧化铜的实验，但需要进行尾气处理。