碳化糖還原氧化銅及其他金屬氧化物的研究

田彥 白桂斌 張志宏

摘 要： 本文介紹了一種簡(jiǎn)便易行的替代初中化學(xué)教學(xué)中用木炭還原氧化銅的演示實(shí)驗(yàn)方法。即用蔗糖經(jīng)濃硫酸脫水炭化以后的產(chǎn)物作為單質(zhì)碳還原氧化銅和一些金屬氧化物。

關(guān)鍵詞：蔗糖；脫水碳化；還原氧化銅

實(shí)驗(yàn)步驟：

九年制義務(wù)教育初三化學(xué)課本中選用木炭還原氧化銅的演示實(shí)驗(yàn)來體現(xiàn)碳的還原性。但該實(shí)驗(yàn)要求的條件比較苛刻：要用新制的木炭，木炭與氧化銅的比例要恰當(dāng)，混合物要求經(jīng)過充分研磨，另外還需高溫（酒精噴燈加熱）。即使在這樣的條件下，該實(shí)驗(yàn)演示的成功率也不高，這直接影響了課堂教學(xué)的效果。經(jīng)過反復(fù)研究比較，我選擇了蔗糖經(jīng)濃硫酸脫水炭化以后的產(chǎn)物作為單質(zhì)炭還原氧化銅和其他一些金屬氧化物，可以在酒精燈加熱的條件用較短的時(shí)間達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)的要求。成功率較高而且效果明顯。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）碳化糖的制備：

稱取20克蔗糖粉末，裝入50毫升燒杯中，加水2至3毫升。攪動(dòng)使蔗糖潤(rùn)濕。量取13毫升濃硫酸慢慢傾入燒杯中。攪動(dòng)燒杯中混合物待蔗糖變黑后將玻璃棒垂直插入燒杯中央，蔗糖碳化體積膨脹形成疏松多孔的炭化糖。脫水后的炭化糖研細(xì)，用水浸泡10至15分鐘，再用水沖洗三至四次，過濾后在干燥箱中烘干備用。這樣處理可以除去除去炭化糖中殘留的酸性物質(zhì)和水分，其主要成分為碳。

（2）炭化糖還原氧化銅：

稱取一定量炭化糖和氧化銅，配比為一比一至一比二之間。混合均勻后堆積于硬質(zhì)試管底部。用酒精燈加熱，一分鐘左右試管中火花四濺，黑色堆積物形成一個(gè)紅色的火球，同時(shí)放出大量氣體，該氣體使澄清石灰水變混濁。隨后火球漸暗，出氣速度減慢，反應(yīng)結(jié)束。試管中的物質(zhì)由黑色變?yōu)辄S色，倒出黃色物質(zhì)后試管壁上有光亮的黃色銅鏡，現(xiàn)象十分明顯，該實(shí)驗(yàn)反復(fù)多次均能成功。

（3）炭化糖還原其他金屬氧化物：

除氧化銅外，用炭化糖還原氧化亞鐵、三氧化二鐵、氧化鋅等金屬氧化物效果也較好。

2.結(jié)論：

蔗糖經(jīng)濃硫酸脫水而得到炭疏松多孔，具有較大的的表面積，一定程度上增加了碳的反應(yīng)活性，使碳還原氧化銅的反應(yīng)能夠在酒精燈加熱下在較短時(shí)間內(nèi)完成。選用炭化糖代替木炭還原氧化銅其優(yōu)點(diǎn)有二：一是用炭化糖還原氧化銅所需反應(yīng)條件較為寬松，使用酒精燈加熱即可，反應(yīng)物的配比也不必太苛求。二是炭化糖還氧化銅所得產(chǎn)物的顏色為亮黃色。這與文獻(xiàn)所報(bào)道的金屬銅的顏色是相符的。而使用木碳還氧化銅其產(chǎn)物多為磚紅色，這有可能是因混有氧化銅而是顏色變化。因此，在初三化學(xué)課堂教學(xué)中，用炭化糖代替木炭作還原氧化銅的演示實(shí)驗(yàn)，不僅效果明顯，速度快，而且更具有說服力。

參考文獻(xiàn)：

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