銅在氯氣中燃燒實驗的創新設計

李耀軍

摘要：以銅在氯氣中的燃燒作為課堂演示實驗，雖然效果很好，但污染極大。文章介紹了銅絲在氯氣中燃燒實驗的創新設計方案，達到了實驗的微型化，真正實現了綠色、環保和零污染的目的。實驗方法簡單、實用，效果明顯。

關鍵詞：銅絲；氯氣；燃燒；創新設計

文章編號：1008-0546（2017）06-0093-01 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.028

一、課本實驗

1. 課本實驗裝置：見圖1。

2. 課本實驗的過程及現象

用坩堝鉗夾住一束銅絲，灼熱后立刻放入充滿氯氣的集氣瓶里，如圖1，觀察發生的現象。可以看到，紅熱的銅絲在氯氣里劇烈燃燒，使集氣瓶里充滿棕黃色的煙，這種煙實際上是氯化銅的微小晶體造成的[1]。

3. 課本實驗的缺點

這個實驗設計現象固然壯觀，但課前要制備氯氣費時、麻煩，實驗過程中容易產生污染，不利于師生的身體健康。

二、改進后的實驗

1. 實驗藥品及儀器

氯酸鉀，濃鹽酸，濃氫氧化鈉，細銅絲2根（從導線中抽取并用細砂紙打磨），細鐵絲2根（從紗窗中抽取并用細砂紙打磨），帶“鱷嘴形”的導線2根，青霉素藥瓶1個，5mL注射器2支，教學用電源1臺。

2. 改進后的實驗裝置

3. 實驗過程及步驟

（1）在青霉素瓶底部先盛放少許氯酸鉀。

（2） 取2根長約50cm的細銅絲，兩頭均擰在一起，中間30cm繞成螺旋狀，兩端留出約10cm，彎曲成U型。如圖2所示，穿過橡膠塞，塞住青霉素瓶口。

（3）在膠塞上，分別插入兩個5mL注射器，一個注射器中盛有濃鹽酸，另一個注射器中盛有氫氧化鈉溶液。

（4）把教學用電源的輸出電壓調到直流12V（2A）處，正負極各接一根帶“鱷嘴形”夾子的導線，導線上“鱷嘴形”夾子分別夾住露出膠塞銅絲的A、B兩端（此時電源不能接通）。

（5）先在青霉素瓶中注入少量的濃鹽酸（操作時注意濃鹽酸不能滴在銅絲上），濃鹽酸與氯酸鉀接觸立即反應，產生氯氣。當看到瓶內有黃綠色氣體后，接通電源，加熱銅絲。大約2-5秒鐘，銅絲在氯氣里劇烈燃燒，青霉素瓶中立刻充滿了棕黃色的煙，這時斷開電源。待反應結束后，用另一支注射器注入氫氧化鈉溶液，以處理多余的氯氣。

4. 改進后的實驗優點

（1）不需要事先制備氯氣，實現了制備實驗和性質實驗的一體化設計。也可以把該裝置稍作改動后組裝在氯氣性質驗證的成套實驗中。

（2）用直流電加熱銅絲，受熱均勻，整個銅絲同時與氯氣反應，且氯氣不斷產生，反應持續進行，反應現象明顯。把銅絲換成細鐵絲，會取得同樣的效果，真正實現了課本實驗的突破（現行課本中沒有鐵絲和氯氣反應的課堂演示實驗設計）。

（3）全封閉實驗，微型化設計，不污染環境，多余氯氣易處理，符合環保理念。

（4）作為課堂演示實驗，學生可以做到人手一套，實現了實驗效益的最大化。

參考文獻

[1] 宋心琦.全日制普通高級中學教科書化學（必修）第一冊[M].北京：人民教育出版社，2007：60