提高還原氧化銅實(shí)驗(yàn)成功率的可行性方案

山東省濰坊市濱海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)藍(lán)海學(xué)校(261108) 張 君 楊學(xué)剛

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些實(shí)驗(yàn)成功率低，而且操作中有安全風(fēng)險(xiǎn)，教師往往將做實(shí)驗(yàn)改為了講實(shí)驗(yàn)，將演示實(shí)驗(yàn)改為了演示動(dòng)畫，沒有體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的重要性。目前，木炭、一氧化碳和氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中成功率較低的實(shí)驗(yàn)。筆者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過把實(shí)驗(yàn)裝置加以改進(jìn)，可以大大提高實(shí)驗(yàn)的成功率。下面介紹3個(gè)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)易改進(jìn)方法。

1 實(shí)驗(yàn)一：木炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

初中化學(xué)人教版教材中，設(shè)計(jì)了本實(shí)驗(yàn)的演示方法，但是存在反應(yīng)速度慢，所需時(shí)間長(zhǎng)，演示成功率低，現(xiàn)象不明顯等缺點(diǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是將木炭粉末和氧化銅粉末混合，均勻鋪在試管底部，采用加網(wǎng)罩的酒精燈加熱，用導(dǎo)管將生成的氣體導(dǎo)入澄清石灰水中。由于實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法的局限，本實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教學(xué)中典型的困難實(shí)驗(yàn)。為提高接觸面溫度，使用細(xì)玻璃管作為反應(yīng)容器，在細(xì)玻璃管內(nèi)裝入少量混合好的木炭粉末和氧化銅粉末，用酒精燈加熱。在玻璃管兩側(cè)使用大號(hào)注射器作為反應(yīng)后氣體的儲(chǔ)存裝置。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

酒精燈、細(xì)玻璃管、大號(hào)注射器、膠管、木炭粉末、氧化銅粉末、澄清石灰水。

1.4 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖及設(shè)計(jì)圖

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖1所示，設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖1 實(shí)物圖

圖2 設(shè)計(jì)圖

1.5 實(shí)驗(yàn)操作

將混合好的木炭粉末和氧化銅粉末，放置于細(xì)玻璃管中，將2個(gè)大號(hào)注射器與細(xì)玻璃管用膠管連接，用酒精燈加熱細(xì)玻璃管，同時(shí)將注射器活塞緩慢向外拉動(dòng)，最后將注射器中收集到的氣體通入澄清石灰水中。

1.6 實(shí)驗(yàn)反思

找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)，對(duì)困難實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有效改進(jìn)，規(guī)避實(shí)驗(yàn)中的各種不利因素，提高實(shí)驗(yàn)的成功率。

2 實(shí)驗(yàn)二：一氧化碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

一氧化碳是有毒氣體，易污染空氣。在加熱一氧化碳和空氣的混合氣體時(shí)，存在爆炸的危險(xiǎn)。

2.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，要先通一氧化碳?xì)怏w，將管內(nèi)的空氣排盡，待空氣排盡后，點(diǎn)燃酒精燈加熱。當(dāng)反應(yīng)完成后，停止加熱，再通一會(huì)兒一氧化碳?xì)怏w，直至玻璃管冷卻。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，存在一氧化碳和空氣混合氣體受熱爆炸的危險(xiǎn)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)時(shí)一氧化碳?xì)怏w的用量大，易造成浪費(fèi)；實(shí)驗(yàn)中一氧化碳?xì)怏w外逸，易造成空氣污染。

在實(shí)驗(yàn)中，利用大號(hào)注射器儲(chǔ)存一氧化碳?xì)怏w，在細(xì)玻璃管中盛放氧化銅粉末，利用酒精燈加熱。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，沒有氣體逸出，實(shí)驗(yàn)過程安全、節(jié)約、快捷。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

酒精燈、細(xì)玻璃管、大號(hào)注射器、膠管、一氧化碳?xì)怏w、氧化銅、澄清石灰水。

2.4 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖及設(shè)計(jì)圖

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖1所示，設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

2.5 實(shí)驗(yàn)操作

將氧化銅粉末置于細(xì)玻璃管中，用一個(gè)大號(hào)注射器儲(chǔ)存一氧化碳?xì)怏w，用導(dǎo)管連接注射器和細(xì)玻璃管，緩慢推注射器活塞排空玻璃管內(nèi)空氣，用酒精燈加熱細(xì)玻璃管，同時(shí)緩慢推動(dòng)注射器，實(shí)驗(yàn)后將另一注射器中的氣體通入澄清石灰水中。

2.6 實(shí)驗(yàn)反思

本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的缺陷，實(shí)驗(yàn)的安全性、可操作性和觀察性更高。

3 實(shí)驗(yàn)三：氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)

在氫氣和空氣的混合氣體加熱時(shí)，存在爆炸的危險(xiǎn)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作的成功率較低。

3.2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，要先通氫氣，將管內(nèi)的空氣排盡，待空氣排盡后，點(diǎn)燃酒精燈加熱。當(dāng)反應(yīng)完成后，停止加熱，再通氫氣，直至玻璃管冷卻。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，存在著氫氣和空氣混合氣體受熱爆炸的危險(xiǎn)；同時(shí)氫氣的用量大，易造成浪費(fèi)。

在實(shí)驗(yàn)中，利用大號(hào)注射器儲(chǔ)存氫氣，在細(xì)玻璃管中盛放氧化銅粉末，利用酒精燈加熱。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，沒有氣體逸出，實(shí)驗(yàn)安全、節(jié)約、快捷。

3.3 實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

酒精燈、細(xì)玻璃管、大號(hào)注射器、膠管、氫氣、氧化銅、澄清石灰水。

3.4 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖及設(shè)計(jì)圖

實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖如圖1所示，設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

3.5 實(shí)驗(yàn)操作

將氧化銅粉末置于細(xì)玻璃管中，用一個(gè)大號(hào)注射器儲(chǔ)存氫氣氣體，導(dǎo)管連接注射器和細(xì)玻璃管，使細(xì)玻璃管向下傾斜，緩慢推注射器，排空玻璃管內(nèi)空氣，用酒精燈加熱同時(shí)緩慢推動(dòng)注射器。

3.6 實(shí)驗(yàn)反思

本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)設(shè)計(jì)克服了傳統(tǒng)方法的缺陷，實(shí)驗(yàn)的安全性、可操作性和觀察性更高。

4 小結(jié)

以上3個(gè)還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是典型的成功率低的實(shí)驗(yàn)，通過在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的改進(jìn)，大大提高了實(shí)驗(yàn)的成功率，可對(duì)其他教師進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。