H2还原CuO.doc

关于氢气还原氧化铜实验的改进氢气还原氧化铜的实验是初中化学演示实验中比较重要的内容之一。既是教师的演示实验, 又是学生的必做实验。首先,我们应该对该实验有初步的了解。此外，在做该实验时, 步骤繁琐且存在诸多不安全隐患。该实验很有改进的必要。采用下列方案一和方案二进行这一实验, 会使装置和操作大大简化。采用方案三可使存在的不安全隐患得到一定的改善。一、氢气还原氧化铜实验“三要三知”（一）要明原理，知现象1. 实验原理：氢气具有还原性。反应的化学方程式为：2Cu + O2 2CuO H2 + CuO H20 + Cu 2. 实验现象：黑色物质逐渐变为光亮的红色，容器内壁有水滴生成。（二）要懂操作，知后果1. 实验操作步骤可概括为：“先通氢，后点灯；撤了灯，继通氢”；也可形象地记忆为：“氢气，早出晚归”，“酒精灯，迟到早退”。2. 后果：（1）若氢气未经验纯，加热时可能导致氢气发生装置的爆炸或盛有氧化铜的仪器炸裂；（2）若先加热后通入氢气，仪器内原有的空气与氢气混合受热，可能会发生爆炸；（3）若先停止通入氢气后撤去酒精灯，则会使生成的铜在热的条件下又被进入仪器内的空气中的氧气氧化，变为黑色的氧化铜，致使实验失败。（三）要查装置，知原因该实验仪器安装时要把握四个要点：1. 仪器（试管）口应稍向下倾斜，是为了防止反应生成的水及药品里的湿存水在试管口处冷凝并倒流至仪器（试管）底部，而使仪器（试管）炸裂；2. 通氢气的导管要伸到仪器底部，是为了尽快将仪器内的空气排尽；3装置不能加密封，是为了防止装置内的空气不能排出而与氢气混合，以及氢气过量而使装置内气体压强过大，导致爆炸等其它事情的发生；4. 铁夹应夹在仪器的中上部，便于加热。二、方案一（一）实验步骤:1. 把粗亮的铜丝正绕成螺旋状, 置于酒精灯外焰加热至红热状态, 使铜丝的螺旋部位有足够的黑色 CuO 生成。2. 用集气瓶或锥形瓶集满一瓶纯氢气。3. 把赤热的铜丝从酒精灯的火焰上取出稍冷, 让学生观察铜丝外表的黑色的氧化铜后, 迅速伸入倒置的集满氢气的集气瓶口, 可见到变黑的铜丝很快变成紫红色, 瓶壁有水珠出现; 随即取出, 铜丝又被氧化变黑, 再伸入集气瓶中, 铜丝又变红, 如此可以反复多次。（二）实验分析: 1. 所用铜丝绕成螺旋状,以增大 CuO 与氢气的接触面。2. 要用较粗的铜丝为佳, 粗铜丝绕制的螺旋有较大的热容量, 保温效果好, 可使实验重复多次。3. 提高了实验的可视性, 增强教学的直观性。三、方案二（一）实验步骤:收集一集气瓶纯净的氢气( 可在课前收集备用), 演示时取一根玻璃棒, 在玻璃棒的一端涂抹少许胶水, 再蘸取少量氧化铜粉末, 并在酒精灯火焰上灼烧, 当烧至氧化铜和玻璃棒都变红热时, 立即将其伸入盛有氢气的集气瓶中( 如右图所示) , 集气瓶瓶壁上出现水雾。待玻璃棒冷却取出，用纸轻轻擦去表着的红色金属铜，发现玻璃棒上仍有铜亮，说明氧化铜不仅被还原成了金属铜, 而且还原出来的单质铜还被镀在了玻璃棒上。（二）实验分析：该方法所需物品简单易得; 操作简便、安全; 现象直观、明显, 可加深学生对实验现象的印象; 还可节省课堂演示时间。实验中有一现象需要说明, 即将红热的玻璃棒刚伸进盛有氢气的集气 瓶时, 如果玻璃棒灼烧得过红, 达到点燃氢气的温度, 在集气瓶口会发生燃烧现象。这并不影响反应的进行, 反应结束后, 氢气也就自然燃尽熄灭。四、方案三（一）实验操作：1. 从内含几十根细铜丝的铜导线中抽取不超过 1g 的细铜丝, 并将其整理成疏松的一团, 然后放在酒精灯的氧化焰处加热, 直至细铜丝表面变黑。2. 取 15x150mm 的玻璃管(容积约27ml) 1个, 在里面装入烧黑的细铜丝(这比使用氧化铜粉末所需的还原时间短、氢气的用量也少)； 然后将 2 个带有短导气管的单孔橡皮塞分别塞紧到玻璃管口上, 并将其固定到铁架台上。注意: 玻璃管口要稍微向下倾斜, 以使反应生成的水能顺利流向管口。3. 取 15x150mm 的试管 (容积约 27m l) 一支, 注满水后在试管口加一个带有一长一短 2 根导气管的双孔橡皮塞(该装置用来吸收从玻璃管里排出的空气) 。注意: 排水的导气管一定要插到接近试管底的位置, 以使试管内的水能最大程度的排出。4. 用长短合适的软胶管把启普发生器(其旋塞关闭) 、玻璃管和试管按下图所示：从左到右依次连接起来, 然后检验其气密性 (即:在试管右导管的末端接一个前端带有软胶管的注射器, 外拉注射器活塞, 如果软胶管变瘪, 就说明装置不漏气) 。5. 玻璃管和试管的连接, 并立即将带有软胶管的尖嘴导管接到玻璃管的排气管上; 然后点燃酒精灯加热氧化铜, 同时把尖嘴导管对准酒精灯火焰, 以烧掉未反应的氢气。6. 约 2 分钟后, 黑色的铜丝就变成了紫红色, 同时玻璃管内壁有小液滴出现, 此时即可停止加热, 并把弹簧夹夹在尖嘴导管之后的软胶管上, 但启普发生器的旋塞不要关闭, 以使玻璃管与启普发生器保持相通。这样, 既能让高温的铜在充满氢气的封闭环境中冷却, 又节省了氢气, 而且玻璃管内的压强不因玻璃管冷却而减小 (玻璃管冷却时，启普发生器中的适量氢气就会乘势而入)。7. 待玻璃管冷却后, 关闭启普发生器的旋塞, 并从右向左拆开装置。（二）实验分析：1. 能够直观地显示反应前玻璃管内的空气是否排