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【摘 要】炭还原氧化铜是现行初中化学课本中的实验，实验条件是用酒精喷灯加热。本研究采用酒精灯加热，氧化铜分别与木炭粉、石墨粉、活性炭粉、炭黑粉反应，采用正交实验探究了炭还原氧化铜实验的优化条件，得出了该实验成功的优化方案，总结出了放热现象明显，产生的铜镜面积大，重现性好，实验时间短，适合课堂教学实验的方法。
【关键词】炭;氧化铜;探究
1.问题的提出
人教版义务教育教科书化学九年级上册第六单元课题1中“木炭还原氧化铜”演示实验，学生是从这个实验中初次接触还原反应的。碳的还原性是中学化学教学中的重点，而炭还原氧化铜实验又是教学中的一个难点，它是中学化学中首次接触的的高温固相反应[1]。此实验的成功涉及很多因素，包括氧化铜与炭粉的纯度、两者质量比、干燥程度、是否混合均匀、试管管径大小、加热温度等[2]。由于该反应活化能较高，需要在高温下反应现象才明显。但是，酒精喷灯常使试管局部受热而变形甚至损坏，而且试剂的用量也较大，无论从实验教学效果的角度还是从经济与环保的角度分析，该实验都需要改进[3-5]。为此，笔者对此实验进行了探究。
2.实验部分
2.1 实验仪器及试剂
2.1.1实验仪器
试管（内径分别为3.0cm;2.3cm;1.6cm），水槽，铁架台，研钵和研杵，酒精灯，火柴，玻璃导管，单孔橡胶塞，托盘天平（带砝码盒和镊子，）称量纸，秒表，长把不锈钢药匙。
2.1.2 实验材料
表1 实验试剂
试剂名称 分子式 纯度 生产厂家
氧化铜粉 CuO 分析纯 北京化工厂
木炭粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
活性炭粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
炭黑粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
石墨粉 C 化学纯 天津市科盟化工贸易公司
澄清石灰水 Ca（OH）2 化学纯
2.2 实验装置图
图 1
（1）按图1组装除装有澄清石灰水的试管外的所有仪器。
（2）将玻璃导管一端伸入盛有水的水槽之中并用手握住试管或用酒精灯加热（加熱前预热）试管，如玻璃导管口处有气泡冒出，说明仪器气密性良好，反之，须在导管与单孔橡胶塞，单孔橡胶塞与玻璃导管重新连接，在连接处涂上少量水。
（3）将托盘天平放置于水平桌面上，在托盘天平的左盘与右盘上放上两张形状面积薄厚完全相同的称量纸。在右盘上用镊子放置一个10g的砝码，并用药匙缓慢向左盘上的称量纸上加入氧化铜。带到托盘天平的指针指向正中刻度时，将盛有氧化铜的称量纸移出托盘天平，并将称量纸上的氧化铜倒入干净的研钵中。除须称取1g炭粉外步骤同上。
（4）把炭粉与氧化铜粉末混合均匀，研磨2分钟，用药匙或纸槽小心地铺在试管底部，并根据上图将试管固定在铁架台上。并将玻璃导管的一端伸入盛有澄清石灰水的试管中。
（5）用酒精灯加热盛有氧化铜粉末与炭粉的试管中（需预热），集中加热药品所在部位。装有澄清的石灰水的试管有气泡冒出，并且石灰水会逐渐变浑浊。待试管中不再有气泡冒出时，反应结束。
（6）先撤出伸入盛有澄清石灰水的试管的玻璃导管，再撤出酒精灯。待试管冷却后（冷却是防止空气进入试管中）将试管从铁架台上拆卸下来，并将试管中的粉末倒在一张干净的白纸上，将粉末摊开后观察。
3.实验测试
3.1不同类型炭粉实验的测试结果
将氧化铜与不同种类的炭粉按 1：10质量比分放在 3.0cm的试管中，进行实验，测试结果如下：
表2 1：10时不同种类炭粉实验结果
表2显示，四种还原性炭粉中木炭粉用时最短，现象最明显，还原效果最好。
3.2不同试管管径实验的测试结果
将氧化铜与木炭炭粉按 1：10质量比分放在 试管中，进行实验，测试结果如下：
表3 1：10时不同种管径试管实验结果
从表3中可以看出，三种不同大小管径的试管，3.0cm管径的试管实验用时最少，效果最佳。
3.3 不同比例氧化铜与炭粉实验测试结果
表4 氧化铜与炭粉不同质量比实验结果
实验结果表明，在以上7种比例中氧化铜与炭粉以1：11.5的比例实验效果最佳。
4.结论
本实验用四种不同种类的炭，分别以1：10～1：13氧化铜与炭的质量比，在大、中、小三种管径试管中进行实验，测得氧化铜与木炭在1：11.5的质量比在管径为3.0cm试管中实验效果最佳。因此，此条件为炭还原氧化铜实验的最佳实验方案。
参考文献：
[1]胡达刚.碳还原氧化铜实验探究[J].中小学实验与装备.2008（1）.
[2]王寿红，李情义. 用正交实验法对碳还原氧化铜实验的研究[J]. 北京教育学院学报.
[3]周文元. 近年来木炭还原氧化铜实验的改进评价及实证研究[J]. 中学化学教学参考，2013（06）.
[4]宋婷，卢一卉，李远蓉.木炭还原氧化铜实验条件的探究[J]. 实验教学与仪器，2013（09）：37.
[5]范丽琼.“木炭还原氧化铜”实验的探究[J].中学化学教学参考，2014（4）.
基金项目：
2012年伊犁师范学院教改重点课题（JG201205）。
作者简介：
张月梅（ 1964-） ，女，河南商水人，硕士学位，副教授，研究方向：中学化学教学与实践研究。
【关键词】炭;氧化铜;探究
1.问题的提出
人教版义务教育教科书化学九年级上册第六单元课题1中“木炭还原氧化铜”演示实验，学生是从这个实验中初次接触还原反应的。碳的还原性是中学化学教学中的重点，而炭还原氧化铜实验又是教学中的一个难点，它是中学化学中首次接触的的高温固相反应[1]。此实验的成功涉及很多因素，包括氧化铜与炭粉的纯度、两者质量比、干燥程度、是否混合均匀、试管管径大小、加热温度等[2]。由于该反应活化能较高，需要在高温下反应现象才明显。但是，酒精喷灯常使试管局部受热而变形甚至损坏，而且试剂的用量也较大，无论从实验教学效果的角度还是从经济与环保的角度分析，该实验都需要改进[3-5]。为此，笔者对此实验进行了探究。
2.实验部分
2.1 实验仪器及试剂
2.1.1实验仪器
试管（内径分别为3.0cm;2.3cm;1.6cm），水槽，铁架台，研钵和研杵，酒精灯，火柴，玻璃导管，单孔橡胶塞，托盘天平（带砝码盒和镊子，）称量纸，秒表，长把不锈钢药匙。
2.1.2 实验材料
表1 实验试剂
试剂名称 分子式 纯度 生产厂家
氧化铜粉 CuO 分析纯 北京化工厂
木炭粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
活性炭粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
炭黑粉 C 分析纯 上海士峰生物科技有限公司
石墨粉 C 化学纯 天津市科盟化工贸易公司
澄清石灰水 Ca（OH）2 化学纯
2.2 实验装置图
图 1
（1）按图1组装除装有澄清石灰水的试管外的所有仪器。
（2）将玻璃导管一端伸入盛有水的水槽之中并用手握住试管或用酒精灯加热（加熱前预热）试管，如玻璃导管口处有气泡冒出，说明仪器气密性良好，反之，须在导管与单孔橡胶塞，单孔橡胶塞与玻璃导管重新连接，在连接处涂上少量水。
（3）将托盘天平放置于水平桌面上，在托盘天平的左盘与右盘上放上两张形状面积薄厚完全相同的称量纸。在右盘上用镊子放置一个10g的砝码，并用药匙缓慢向左盘上的称量纸上加入氧化铜。带到托盘天平的指针指向正中刻度时，将盛有氧化铜的称量纸移出托盘天平，并将称量纸上的氧化铜倒入干净的研钵中。除须称取1g炭粉外步骤同上。
（4）把炭粉与氧化铜粉末混合均匀，研磨2分钟，用药匙或纸槽小心地铺在试管底部，并根据上图将试管固定在铁架台上。并将玻璃导管的一端伸入盛有澄清石灰水的试管中。
（5）用酒精灯加热盛有氧化铜粉末与炭粉的试管中（需预热），集中加热药品所在部位。装有澄清的石灰水的试管有气泡冒出，并且石灰水会逐渐变浑浊。待试管中不再有气泡冒出时，反应结束。
（6）先撤出伸入盛有澄清石灰水的试管的玻璃导管，再撤出酒精灯。待试管冷却后（冷却是防止空气进入试管中）将试管从铁架台上拆卸下来，并将试管中的粉末倒在一张干净的白纸上，将粉末摊开后观察。
3.实验测试
3.1不同类型炭粉实验的测试结果
将氧化铜与不同种类的炭粉按 1：10质量比分放在 3.0cm的试管中，进行实验，测试结果如下：
表2 1：10时不同种类炭粉实验结果
表2显示，四种还原性炭粉中木炭粉用时最短，现象最明显，还原效果最好。
3.2不同试管管径实验的测试结果
将氧化铜与木炭炭粉按 1：10质量比分放在 试管中，进行实验，测试结果如下：
表3 1：10时不同种管径试管实验结果
从表3中可以看出，三种不同大小管径的试管，3.0cm管径的试管实验用时最少，效果最佳。
3.3 不同比例氧化铜与炭粉实验测试结果
表4 氧化铜与炭粉不同质量比实验结果
实验结果表明，在以上7种比例中氧化铜与炭粉以1：11.5的比例实验效果最佳。
4.结论
本实验用四种不同种类的炭，分别以1：10～1：13氧化铜与炭的质量比，在大、中、小三种管径试管中进行实验，测得氧化铜与木炭在1：11.5的质量比在管径为3.0cm试管中实验效果最佳。因此，此条件为炭还原氧化铜实验的最佳实验方案。
参考文献：
[1]胡达刚.碳还原氧化铜实验探究[J].中小学实验与装备.2008（1）.
[2]王寿红，李情义. 用正交实验法对碳还原氧化铜实验的研究[J]. 北京教育学院学报.
[3]周文元. 近年来木炭还原氧化铜实验的改进评价及实证研究[J]. 中学化学教学参考，2013（06）.
[4]宋婷，卢一卉，李远蓉.木炭还原氧化铜实验条件的探究[J]. 实验教学与仪器，2013（09）：37.
[5]范丽琼.“木炭还原氧化铜”实验的探究[J].中学化学教学参考，2014（4）.
基金项目：
2012年伊犁师范学院教改重点课题（JG201205）。
作者简介：
张月梅（ 1964-） ，女，河南商水人，硕士学位，副教授，研究方向：中学化学教学与实践研究。