“碳還原氧化銅”的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在初中九年級《化學(xué)》第六單元《碳和碳的氧化物》課題一中，單質(zhì)碳的化學(xué)性質(zhì)有兩個(gè)方面：一是可燃性（碳與氧氣的反應(yīng)），二是還原性（碳與某些氧化物的反應(yīng)）。

其中，“碳的還原性”是本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了讓學(xué)生形象直觀地掌握碳的這一性質(zhì)，教材設(shè)計(jì)了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用以驗(yàn)證單質(zhì)碳的還原性。

教材中的實(shí)驗(yàn)原圖如下：

該實(shí)驗(yàn)原理為：木炭與氧化銅反應(yīng)，生成銅和二氧化碳。化學(xué)方程式：

根據(jù)以上化學(xué)方程式可知，在上述反應(yīng)中只要滿足：1.氧化銅和木炭的質(zhì)量比為160：12即40：3；2.在較高溫度下（用酒精噴燈）就可以得到理想的效果，即兩種黑色的物質(zhì)充分反應(yīng)后，會完全變成紅色的銅，試管中澄清的石灰水變渾濁。

但在實(shí)際操作中，只要是從教多年的化學(xué)老師就會發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此。即使嚴(yán)格按比例混合兩種藥品，并使溫度足夠高，也很難達(dá)到理想的效果：澄清的石灰水可以變渾濁，但兩種黑色的藥品不能完全反應(yīng)，黑色不能完全消失，僅出現(xiàn)一點(diǎn)難以辨認(rèn)的紅色（少量的銅）。

用稀硫酸檢驗(yàn)剩余的物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)黑色物質(zhì)完全溶解，稀硫酸變成藍(lán)色溶液，據(jù)此可知黑色物質(zhì)是氧化銅，而不是木炭。

那么，完全按40：3比例混合的兩種藥品中，為什么氧化銅剩余，而木炭少了呢？分析原因，可能是高溫下的木炭不僅僅在與氧化銅反應(yīng)，而且還與試管中的氧氣發(fā)生了反應(yīng)，生成了二氧化碳，所以導(dǎo)致嚴(yán)格按比例配制的兩種藥品中，總是氧化銅剩余，而木炭不足。

找到了問題的關(guān)鍵，可能許多老師就會采取多加木炭的做法來解決。但是，該加多少質(zhì)量的木炭呢？誰也無法知道。而多加了木炭的另外一種可能誰都可以預(yù)料到：反應(yīng)后得到的銅仍然不會是理想的紅色。

筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，摸索出一種原理相同，但是更加簡單、效果理想可靠的方法。具體步驟如下：

1.采用與教材相同的裝置；

2.將氧化銅和木炭按40：3的比例混合，為了使兩種藥品的顆粒足夠細(xì)，可以先將兩種藥品分開研磨；

3.將兩種藥品的混合物用少量水調(diào)成糊狀（不能流動為宜），再用剪去筆頭的中號毛筆均勻地涂在試管底部的內(nèi)壁（不必涂滿，因?yàn)榫凭珶艋鹧嬷荒軐?zhǔn)試管的一側(cè)加熱）；

4.其他操作方法均與教材相同。

對這個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：

1.節(jié)約藥品。調(diào)成糊狀的木炭和氧化銅的混合物可以多次使用。

2.反應(yīng)時(shí)間縮短。因?yàn)橛糜诜磻?yīng)的藥品用量少，所以很快就能完成實(shí)驗(yàn)。

3.實(shí)驗(yàn)效果明顯。因?yàn)榉磻?yīng)的藥物用量少，反應(yīng)很充分，試管內(nèi)壁很快就會出現(xiàn)紅色的銅（效果就如同鍍了一層銅，亮閃閃的）。

針對初中九年級化學(xué)教材中的“碳還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)后，反應(yīng)時(shí)間縮短，節(jié)約藥品，效果明顯可靠，有利于學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。