一氧化碳的制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

錢國(guó)山

在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的“活動(dòng)與探究建議”里，建議“用實(shí)驗(yàn)方法將氧化鐵中的鐵還原出來(lái)”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復(fù)雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費(fèi)和污染也大，且CO有毒，收集和儲(chǔ)存有一定難度，故實(shí)際教學(xué)中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)，煉鐵的原理和實(shí)驗(yàn)便成為中考的熱點(diǎn)。因此，筆者將教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn)，使得CO的可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單易行。同時(shí)，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實(shí)施該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生目睹它的風(fēng)采，有利于促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，僅供大家參考。

一、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導(dǎo)管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導(dǎo)管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)裝置圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導(dǎo)管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因?yàn)槭宜論]發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會(huì)變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過(guò)控制酒精燈的加熱，來(lái)控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)產(chǎn)生氣體的速率適中時(shí)，將點(diǎn)燃的酒精燈移至尖嘴導(dǎo)管處。

4.CO被點(diǎn)燃，尖嘴導(dǎo)管處出現(xiàn)藍(lán)色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時(shí)將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導(dǎo)管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個(gè)過(guò)程中，如果產(chǎn)生CO的反應(yīng)速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會(huì)兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當(dāng)Fe2O3完全反應(yīng)后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導(dǎo)管，同時(shí)將一只干冷的燒杯罩在藍(lán)色火焰上，引導(dǎo)學(xué)生觀察沒(méi)有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，將玻璃片移離一點(diǎn)，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導(dǎo)管口藍(lán)色火焰熄滅，此時(shí)甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強(qiáng)觀賞性，可用一段較長(zhǎng)的膠皮管連接尖嘴導(dǎo)管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導(dǎo)管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學(xué)生觀察到黑色粉末被吸引。回收試管里的稀硫酸。（若將Fe2O3換成CuO，反應(yīng)速度更快，會(huì)觀察到導(dǎo)管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實(shí)驗(yàn)可以穿插安排在新授課中）

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，安全可靠，反應(yīng)迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導(dǎo)管（可用商品導(dǎo)管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡(jiǎn)化及操作易行。這樣整個(gè)裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會(huì)被排盡，當(dāng)導(dǎo)管口氣體被點(diǎn)燃時(shí)，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無(wú)需驗(yàn)純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導(dǎo)管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時(shí)固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于氣溫較高時(shí)，濃硫酸與甲酸一接觸就會(huì)產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應(yīng)的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費(fèi)。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應(yīng)可生成約500mL的CO，足夠本實(shí)驗(yàn)的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍(lán)色火焰。較強(qiáng)的視覺(jué)沖擊，給學(xué)生留下了深刻的印象，這些將有助于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解、記憶和運(yùn)用。

（責(zé)任編輯 羅 艷）endprint

在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的“活動(dòng)與探究建議”里，建議“用實(shí)驗(yàn)方法將氧化鐵中的鐵還原出來(lái)”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復(fù)雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費(fèi)和污染也大，且CO有毒，收集和儲(chǔ)存有一定難度，故實(shí)際教學(xué)中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)，煉鐵的原理和實(shí)驗(yàn)便成為中考的熱點(diǎn)。因此，筆者將教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn)，使得CO的可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單易行。同時(shí)，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實(shí)施該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生目睹它的風(fēng)采，有利于促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，僅供大家參考。

一、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導(dǎo)管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導(dǎo)管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)裝置圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導(dǎo)管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因?yàn)槭宜論]發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會(huì)變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過(guò)控制酒精燈的加熱，來(lái)控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)產(chǎn)生氣體的速率適中時(shí)，將點(diǎn)燃的酒精燈移至尖嘴導(dǎo)管處。

4.CO被點(diǎn)燃，尖嘴導(dǎo)管處出現(xiàn)藍(lán)色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時(shí)將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導(dǎo)管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個(gè)過(guò)程中，如果產(chǎn)生CO的反應(yīng)速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會(huì)兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當(dāng)Fe2O3完全反應(yīng)后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導(dǎo)管，同時(shí)將一只干冷的燒杯罩在藍(lán)色火焰上，引導(dǎo)學(xué)生觀察沒(méi)有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，將玻璃片移離一點(diǎn)，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導(dǎo)管口藍(lán)色火焰熄滅，此時(shí)甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強(qiáng)觀賞性，可用一段較長(zhǎng)的膠皮管連接尖嘴導(dǎo)管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導(dǎo)管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學(xué)生觀察到黑色粉末被吸引?；厥赵嚬芾锏南×蛩?。（若將Fe2O3換成CuO，反應(yīng)速度更快，會(huì)觀察到導(dǎo)管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實(shí)驗(yàn)可以穿插安排在新授課中）

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，安全可靠，反應(yīng)迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導(dǎo)管（可用商品導(dǎo)管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡(jiǎn)化及操作易行。這樣整個(gè)裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會(huì)被排盡，當(dāng)導(dǎo)管口氣體被點(diǎn)燃時(shí)，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無(wú)需驗(yàn)純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導(dǎo)管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時(shí)固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于氣溫較高時(shí)，濃硫酸與甲酸一接觸就會(huì)產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應(yīng)的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費(fèi)。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應(yīng)可生成約500mL的CO，足夠本實(shí)驗(yàn)的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍(lán)色火焰。較強(qiáng)的視覺(jué)沖擊，給學(xué)生留下了深刻的印象，這些將有助于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解、記憶和運(yùn)用。

（責(zé)任編輯 羅 艷）endprint

在《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》的“活動(dòng)與探究建議”里，建議“用實(shí)驗(yàn)方法將氧化鐵中的鐵還原出來(lái)”。由于傳統(tǒng)的一氧化碳的制備裝置復(fù)雜（用到分液漏斗、燒瓶及加熱裝置），藥品用量大，浪費(fèi)和污染也大，且CO有毒，收集和儲(chǔ)存有一定難度，故實(shí)際教學(xué)中大多數(shù)教師只是“紙上談兵”。然而，鋼鐵工業(yè)的水平是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，煉鐵是鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)，煉鐵的原理和實(shí)驗(yàn)便成為中考的熱點(diǎn)。因此，筆者將教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn)，使得CO的可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)單易行。同時(shí)，CO是煤氣等氣體燃料的主要成分，是冶金工業(yè)的“天之驕子”，實(shí)施該實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生目睹它的風(fēng)采，有利于促進(jìn)學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的發(fā)展。以下是筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，僅供大家參考。

一、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、小試管（15mm×100mm）、橡皮塞、導(dǎo)管、注射器、膠皮管、90度或120度的彎導(dǎo)管（6～7mm）、具支試管、酒精燈、火柴、滴管、燒杯、玻璃片；濃硫酸、88%的甲酸溶液、Fe2O3粉末（CuO粉末）、澄清石灰水。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。

一氧化碳的制取及可燃性和還原性實(shí)驗(yàn)裝置圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性。

2.裝藥品固定。試管中加入一滴管（約1.2mL）的濃硫酸，注射器內(nèi)吸入1.2mL的甲酸溶液，彎導(dǎo)管的管底裝入少量的Fe2O3粉末（粉末上方留有氣體通道），具支試管內(nèi)裝入足量澄清的石灰水。（因?yàn)槭宜論]發(fā)的甲酸蒸汽，如果石灰水的量少，石灰水便不會(huì)變渾濁）

3.將甲酸溶液全部推入試管中，然后用酒精燈微熱試管（可以通過(guò)控制酒精燈的加熱，來(lái)控制產(chǎn)生氣體的速率），溶液中便很快產(chǎn)生氣泡，稍等CO排出裝置內(nèi)的空氣，當(dāng)產(chǎn)生氣體的速率適中時(shí)，將點(diǎn)燃的酒精燈移至尖嘴導(dǎo)管處。

4.CO被點(diǎn)燃，尖嘴導(dǎo)管處出現(xiàn)藍(lán)色火焰，證明裝置內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡，此時(shí)將酒精燈移至Fe2O3處加熱，片刻后觀察到導(dǎo)管內(nèi)紅色粉末變成黑色，澄清的石灰水變渾濁。在這個(gè)過(guò)程中，如果產(chǎn)生CO的反應(yīng)速率變慢，可以將酒精燈移至試管處加熱一會(huì)兒，再將酒精燈移至Fe2O3處加熱。

5.當(dāng)Fe2O3完全反應(yīng)后，把酒精燈放到試管處加熱，通入較大氣流的CO，快速地冷卻導(dǎo)管，同時(shí)將一只干冷的燒杯罩在藍(lán)色火焰上，引導(dǎo)學(xué)生觀察沒(méi)有水霧生成，然后燒杯口朝下移離火焰后迅速用一玻璃片蓋住燒杯口，再倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，將玻璃片移離一點(diǎn)，加入少量澄清的石灰水蓋好后震蕩，觀察到石灰水變渾濁。繼續(xù)加熱試管，直至尖嘴導(dǎo)管口藍(lán)色火焰熄滅，此時(shí)甲酸完全分解，停止加熱。（為了增強(qiáng)觀賞性，可用一段較長(zhǎng)的膠皮管連接尖嘴導(dǎo)管，繼而可用燃燒的CO代替酒精燈加熱濃硫酸和Fe2O3）

6.將彎導(dǎo)管內(nèi)冷卻的黑色粉末倒在濾紙上，并用磁鐵去吸引。學(xué)生觀察到黑色粉末被吸引。回收試管里的稀硫酸。（若將Fe2O3換成CuO，反應(yīng)速度更快，會(huì)觀察到導(dǎo)管內(nèi)很快形成漂亮的銅鏡，黑色粉末變成紅色，此實(shí)驗(yàn)可以穿插安排在新授課中）

四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，安全可靠，反應(yīng)迅速。氣體發(fā)生裝置選用小試管，盛放金屬氧化物的大玻璃管換成90度或120度的彎導(dǎo)管（可用商品導(dǎo)管或自行彎制），酒精噴燈換成了酒精燈，使得材料簡(jiǎn)化及操作易行。這樣整個(gè)裝置內(nèi)滯留空氣的量大幅度減少，空氣很快會(huì)被排盡，當(dāng)導(dǎo)管口氣體被點(diǎn)燃時(shí)，裝置內(nèi)空氣已被排盡，無(wú)需驗(yàn)純。另外，石灰水有封火作用，可避免發(fā)生意外。由于導(dǎo)管壁薄，溫度升高快，酒精燈加熱時(shí)固體很快變色，加熱后2至3分鐘內(nèi)就可以完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。由于氣溫較高時(shí)，濃硫酸與甲酸一接觸就會(huì)產(chǎn)生CO氣體，注射器的使用，杜絕了CO氣體的泄漏，并可以控制反應(yīng)的速率。

2.藥品用量少，防止了浪費(fèi)。1滴管（約1.2mL）的濃硫酸、1.2mL的甲酸溶液、少量的Fe2O3和CuO、1.2mL（約1滴管）的甲酸溶液，理論上完全反應(yīng)可生成約500mL的CO，足夠本實(shí)驗(yàn)的需要，最后稀硫酸被回收。

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鮮明，效果好。Fe2O3由紅變黑（CuO由黑變紅），CO氣體燃燒產(chǎn)生純凈的藍(lán)色火焰。較強(qiáng)的視覺(jué)沖擊，給學(xué)生留下了深刻的印象，這些將有助于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解、記憶和運(yùn)用。

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