化學教材中有關銅的綜合實驗的改進

佟艷秀

[摘? ?要]中學化學教材中的演示實驗多為裝置簡單、操作簡便、現象明顯的實驗，但大多沒有考慮到藥品節約及尾氣處理等問題。通過實踐研究，對幾個與銅有關的實驗進行改進，解決了濃硫酸與銅反應的實驗中的尾氣處理問題;使銅鋅原電池中的負極不再產生干擾實驗現象的氣泡;讓乙醇的催化氧化實驗在封閉的環境中進行，避免了讓師生吸入有毒的乙醛。

[關鍵詞]實驗改進;綠色化學;綜合實驗

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）05-0078-01

中學化學教材中的演示實驗多為裝置簡單、操作簡便、現象明顯的實驗，但大多沒有考慮到藥品節約及尾氣處理等問題。銅作為中學化學中的一種常見金屬單質，在中學化學實驗中扮演著重要的角色，無論在高中化學必修1還是必修2的教材中都多次出現。筆者經過認真總結、對比、分析發現，與銅有關的幾個實驗或多或少存在一些不足，現針對這些不足進行如下改進。

一、濃硫酸與銅反應實驗

濃硫酸與銅反應的演示實驗是中學化學教材中用以解釋說明濃硫酸具有強氧化性的經典實驗。人教版高中化學必修1第四章第四節實驗4-9的描述是：在一個帶有導管的膠塞側面挖一個凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。在試管里加入2 mL濃硫酸，蓋好膠塞，使銅絲與濃硫酸接觸，加熱。把放出的氣體通入品紅溶液或紫色石蕊溶液中。觀察現象。向上拉銅絲，終止反應，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，觀察溶液的顏色。

本實驗的設計存在如下缺陷：1.在膠塞側面挖凹槽不容易操作，凹槽大小不易把握，且從側面不容易拉動銅絲;2.產生的二氧化硫氣體沒有進行尾氣處理;3.容易發生倒吸;4.冷卻后，還要把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，操作煩瑣，而且會有少量二氧化硫逸出，不符合綠色化學理念。

針對這些問題，筆者對實驗做了如下改進。

實驗步驟：1.按照裝置圖（如圖1）連接好儀器，并檢查氣密性;2.點燃酒精燈，開始實驗;3.向上拉銅絲，終止反應，熄滅酒精燈;4.冷卻后，用盛有少量水的注射器吸收試管A中的少量溶液，慢慢倒立混合后觀察溶液顏色。

改進實驗的優點：1.能夠進行尾氣處理且不會引起倒吸;2.膠塞易挖孔，密封性好，也更便于銅絲的拉動;3.不必拆裝置就能觀察到硫酸銅溶液的顏色——藍色。

二、銅鋅原電池實驗

銅鋅原電池實驗是中學電化學內容的一個重要實驗，是學生學習、理解、掌握電化學的重要基礎知識。人教版高中化學必修2第二章第二節實驗2-4的描述是：將鋅片和銅片用導線連接（導線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。

本實驗存在一個明顯的缺陷，即在原電池的負極——鋅片上總會有氣泡產生。這對學生正確理解原電池中正負極的現象及判斷產生極大的干擾。這種現象產生的原因主要是鋅片不純。

要解決這個問題，只需將本實驗稍作改進即可。具體步驟如下：1.用U形管代替燒杯;2.在鋅片表面涂一層薄薄的凡士林用于隔絕鋅與稀硫酸的接觸。如此改進后的實驗可以明顯地看到連接電流表以后，銅片上冒氣泡而鋅片上沒有氣泡，學生可以直觀地感受到氧化反應和還原反應是在兩個電極上分別進行的。

三、乙醇的催化氧化實驗

乙醇的催化氧化實驗是乙醇學習的一個重要內容，對于學生掌握醇的催化氧化規律以及認識和理解醇的還原性有著重要作用。人教版高中化學必修2第三章第三節實驗3-3的描述是：向一支試管中加入3～5 mL乙醇，取一根10～15 cm長的銅絲，下端繞成螺旋狀，在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復幾次。注意觀察反應現象，小心聞試管中的液體產生的氣味。

教材實驗存在如下欠缺：1. 實驗的可觀察性不強，現象不夠明顯;2. 采用聞氣味的方式不可靠，且乙醛有毒，會引起實驗師生的不適，不符合綠色化學理念;3. 沒有檢驗副產物——水。

針對以上問題，筆者的改進裝置如圖2所示。

實驗步驟：1.按照裝置圖連接好儀器，并檢查氣密性;2.點燃酒精燈，開始實驗，當硬質玻璃管內的銅絲由紅變黑又變紅時，輕輕推動注射器，看到銅絲又變黑;3.反復多次實驗，直到將注射器內的空氣推盡，熄滅酒精燈，終止反應;4.將裝有新制氫氧化銅懸濁液的試管放在酒精燈上加熱，觀察現象。

改進實驗的優點：1.裝置簡單，操作簡便，現象明顯，并可以檢測出副產物是水;2.整套裝置在密閉環境中進行，安全無毒;3.對乙醛的檢驗現象明顯，可靠性強。

（責任編輯? ? 羅? ? 艷）