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摘要：木炭还原氧化铜是中学化学教学的一个重要演示实验，针对该实验的成功率较低等不足进行了实验探究。发现炭粉材质的选择、炭粉和氧化铜的质量比、反应物的状态都会对实验效果产生影响。通过三组对照实验，证明了该实验最佳条件是：炭粉和氧化铜质量比为1：7～1：8；混合研磨时间为10min；烘炒最佳时机是活性炭粉呈红晕状；采用化学纯木炭粉和氧化铜粉作反应原料。
关键词：活性炭；还原；氧化铜；实验条件优化；化学实验探究
文章编号：1005–6629（2015）7–0056–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题提出
1.1 问题背景
炭粉还原氧化铜是义务教育阶段九年级上册《化学》[1]课本中的一个重要的演示实验。该实验的目的是向学生说明：单质的碳也像氢气一样，具有还原性，在较高的温度下它能夺取某些氧化物里的氧，使其发生还原反应[2]。该实验成功的指标表现在四个方面：（1）实验开始1～2分钟出现明显现象；（2）大量二氧化碳喷涌而出，澄清石灰水变浑浊；（3）反应进行中反应物呈现红热熔岩状态；（4）反应产物中有金属光泽的铜粒生成。可是该实验演示成功率一直很低，很少出现以上实验指标。
1.2 影响因素
查阅相关资料发现，炭粉还原氧化铜实验对反应物的质量比、反应物的状态有较高的要求，通常反应过程中还伴有砖红色粉末氧化亚铜的生成[3～5]。本探究实验对炭粉和氧化铜的质量比例和反应物的状态进行了研究，对实验产物作观察、鉴定，探究出了活性炭还原氧化铜的最佳条件。
2 实验过程
2.1 实验材料
药品：木炭粉（CP）、氧化铜粉（CP）、澄清石灰水、稀硫酸
仪器：托盘天平、铁架台、铁圈、铁夹、试管（18mm×180mm）、橡胶塞、导气管、烧杯、研钵、蒸发皿、玻璃棒
2.2 实验原理和装置
2.2.1 实验原理
2.4.2 活性炭和氧化铜的研磨程度
研磨可以增大反应物的比表面积，实验设计在质量比为1：8的条件下，分别做对氧化铜和炭粉混合研磨时间的三组对照试验。研磨时间分别为0分钟、5分钟、10分钟。实验结果如表2。
3 实验结果
3.1 不同质量比活性炭和氧化铜的实验结果
在质量比为1：6～1：13的八组对照实验中，我们发现当反应物中活性炭过量时，反应产物中有黑色固体存在，此黑色固体为活性炭粉；当反应物中氧化铜过量时，产物中会出现砖红色粉末，此为副反应产生的氧化亚铜[6]。当反应物质量比为1：7～1：8时，反应产生了多量的金属光泽的球状固体，得到了我们需要的金属单质铜。
3.2 不同研磨程度活性炭和氧化铜的实验结果
当选择不同研磨程度的反应物时，反应产物出现了明显区别。当不研磨的时候，反应产物是砖红色固体和黑色粉末，说明反应产物中有过量炭粉和氧化亚铜。随着研磨时间的增加，反应产物中金属光泽红色固体产率明显增加，表明研磨后的反应物有更好的活性，有利于产物铜的生成。
3.3 不同性状活性炭和氧化铜的反应结果
实验发现，通过烘炒5分钟的反应物可以反应产生红色金属光泽的小颗粒，也就是我们需要的产物金属铜，而没有烘炒的反应物在实验中无明显现象。
4 实验结论
通过以上三组对照试验，可以得出以下结论：活性炭还原氧化铜在酒精灯加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应过程中有氧化亚铜的生成。活性炭和氧化铜的充分研磨可以增大反应物的比表面积，使反应物充分接触，促进反应的进行。反应前活性炭和氧化铜的烘炒可以除去反应物中的水等杂质，增强活性炭的活性，以促进反应的进行。
综上，在活性炭粉还原氧化铜的实验中，最佳条件是用质量比为1：7～1：8的充分研磨的活性炭粉和氧化铜粉末；烘炒氧化铜粉末至干燥，烘炒活性炭粉至红晕状。
参考文献：
[1]课程教材研究所，化学课程教材研究中心编著.义务教育阶段课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：人民教育出版社：2011.
[2]范丽琼.“木炭还原氧化铜”实验的探究[J].中学化学教学参考，2004，（4）：50.
[3]周柏洲，李广萍.木炭还原氧化铜最佳方案探讨[J].化学教学，1995，3（7）：6.
[4]陈克原，金东.也谈成功率高的木炭还原氧化铜[J].化学教学，1999，2（3）：10.
[5]董耀华.碳还原氧化铜的实验探讨与改进[J].教学仪器与实验，2000，4（11）：7.
[6]张翼，黎国兰.碳还原氧化铜实验条件优化探究[J].锦阳师范学报，2008，27（8）：58～61.
关键词：活性炭；还原；氧化铜；实验条件优化；化学实验探究
文章编号：1005–6629（2015）7–0056–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
1 问题提出
1.1 问题背景
炭粉还原氧化铜是义务教育阶段九年级上册《化学》[1]课本中的一个重要的演示实验。该实验的目的是向学生说明：单质的碳也像氢气一样，具有还原性，在较高的温度下它能夺取某些氧化物里的氧，使其发生还原反应[2]。该实验成功的指标表现在四个方面：（1）实验开始1～2分钟出现明显现象；（2）大量二氧化碳喷涌而出，澄清石灰水变浑浊；（3）反应进行中反应物呈现红热熔岩状态；（4）反应产物中有金属光泽的铜粒生成。可是该实验演示成功率一直很低，很少出现以上实验指标。
1.2 影响因素
查阅相关资料发现，炭粉还原氧化铜实验对反应物的质量比、反应物的状态有较高的要求，通常反应过程中还伴有砖红色粉末氧化亚铜的生成[3～5]。本探究实验对炭粉和氧化铜的质量比例和反应物的状态进行了研究，对实验产物作观察、鉴定，探究出了活性炭还原氧化铜的最佳条件。
2 实验过程
2.1 实验材料
药品：木炭粉（CP）、氧化铜粉（CP）、澄清石灰水、稀硫酸
仪器：托盘天平、铁架台、铁圈、铁夹、试管（18mm×180mm）、橡胶塞、导气管、烧杯、研钵、蒸发皿、玻璃棒
2.2 实验原理和装置
2.2.1 实验原理
2.4.2 活性炭和氧化铜的研磨程度
研磨可以增大反应物的比表面积，实验设计在质量比为1：8的条件下，分别做对氧化铜和炭粉混合研磨时间的三组对照试验。研磨时间分别为0分钟、5分钟、10分钟。实验结果如表2。
3 实验结果
3.1 不同质量比活性炭和氧化铜的实验结果
在质量比为1：6～1：13的八组对照实验中，我们发现当反应物中活性炭过量时，反应产物中有黑色固体存在，此黑色固体为活性炭粉；当反应物中氧化铜过量时，产物中会出现砖红色粉末，此为副反应产生的氧化亚铜[6]。当反应物质量比为1：7～1：8时，反应产生了多量的金属光泽的球状固体，得到了我们需要的金属单质铜。
3.2 不同研磨程度活性炭和氧化铜的实验结果
当选择不同研磨程度的反应物时，反应产物出现了明显区别。当不研磨的时候，反应产物是砖红色固体和黑色粉末，说明反应产物中有过量炭粉和氧化亚铜。随着研磨时间的增加，反应产物中金属光泽红色固体产率明显增加，表明研磨后的反应物有更好的活性，有利于产物铜的生成。
3.3 不同性状活性炭和氧化铜的反应结果
实验发现，通过烘炒5分钟的反应物可以反应产生红色金属光泽的小颗粒，也就是我们需要的产物金属铜，而没有烘炒的反应物在实验中无明显现象。
4 实验结论
通过以上三组对照试验，可以得出以下结论：活性炭还原氧化铜在酒精灯加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，反应过程中有氧化亚铜的生成。活性炭和氧化铜的充分研磨可以增大反应物的比表面积，使反应物充分接触，促进反应的进行。反应前活性炭和氧化铜的烘炒可以除去反应物中的水等杂质，增强活性炭的活性，以促进反应的进行。
综上，在活性炭粉还原氧化铜的实验中，最佳条件是用质量比为1：7～1：8的充分研磨的活性炭粉和氧化铜粉末；烘炒氧化铜粉末至干燥，烘炒活性炭粉至红晕状。
参考文献：
[1]课程教材研究所，化学课程教材研究中心编著.义务教育阶段课程标准实验教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：人民教育出版社：2011.
[2]范丽琼.“木炭还原氧化铜”实验的探究[J].中学化学教学参考，2004，（4）：50.
[3]周柏洲，李广萍.木炭还原氧化铜最佳方案探讨[J].化学教学，1995，3（7）：6.
[4]陈克原，金东.也谈成功率高的木炭还原氧化铜[J].化学教学，1999，2（3）：10.
[5]董耀华.碳还原氧化铜的实验探讨与改进[J].教学仪器与实验，2000，4（11）：7.
[6]张翼，黎国兰.碳还原氧化铜实验条件优化探究[J].锦阳师范学报，2008，27（8）：58～61.