实验五 氢气还原氧化铜实验改进与创新设计.doc

实验五氢气还原氧化铜实验改进与创新设计实验五氢气还原氧化铜实验改进与创新设计指导老师:肖常磊实验评分:同组成员:曾丹瑜20132401067探究问题的提出氢气还原氧化铜的演示实验,在中学化学教学中是十分重要而又难度较大的内容。其最佳效果是反应后能在试管底部附着一层光亮的铜镜。但由于实验条件控制方面的问题,在课堂上,教师常常因时间所限,只能将反应的中间产物——砖红色的氧化亚铜误作金属铜展示给学生。师专学生在进行教育实****时,课堂上也常常不能得到附着在试管底部的铜镜,而是粉末状、砖红色的氧化亚铜。如何在课堂上能快捷、成功地演示氢气还原氧化铜的实验呢?笔者将就影响氢气还原氧化铜实验最大的因素——氧化铜的用量和使用方法作一研讨。问题的解决设想分析:1、氢气还原氧化铜实验未能直接得到光亮的铜原因可能有两点:一,氧化铜为固体粉末,与氢气反应,反应需在固相、气相两相间进行,难度较大;二,铜的状态是粉末状,细小颗粒因吸光较多而观察不到铜单质的光亮颜色;三,氧化铜粉末量较多,难于被完全还原成铜,大部分被还原成氧化亚铜,铜单质含量较低,故主要呈氧化亚铜的砖红色。2、实验时间较长,不利于中学课堂演示。猜想:氢气还原氧化铜,氧化铜粉末堆积,中间的氧化铜与氢气接触不完全,导致反应速率慢,所需时间长。解决设想:1、锌粒的选择:不宜用纯锌,因为纯锌与酸的反应速度较慢,相同质量的锌粒,圆粒的锌跟酸接触的面积要小于不规则形状的锌粒。所以最好选用纯度不高、形状不规则的锌粒。2、稀硫酸的浓度:实验表明,氢气还原氧化铜实验中,若用稀硫酸制备氢气,硫酸的浓度以20%或3mol·L-1为宜。低于这个浓度,反应速度太慢;高于这个浓度,锌粒会钝化,反应速度也慢。若用盐酸,浓度以5mol·L-1为宜。3、氢气的净化:锌和稀硫酸作用后,气体中会含有少量水分,会影响实验效果,应除去。所以,应将制得的氢气通过干燥剂***化钙,便可得到较纯净的氢气。4、氧化铜的用量及使用方法:实验表明,氧化铜用量以涂抹在试管中形成一圈薄层为宜。太少,产生的铜镜面积太小;太多,产生铜镜需要的时间太长,不宜在课堂上演示。氧化铜可选用市售的氧化铜粉末,也可加热分解***铜和氢氧化铜来制备。实验设计方案实验装置图准备工作:①按照装置图安装好启普发生器,检查装置气密性。 ②往启普发生器内加入约15g锌粒,注意不要让锌粒漏到半球体中。为此,可在球体与半球体之间加一带小孔的橡皮圈。在球形漏斗中加入250mL 1:4的硫酸溶液(往硫酸溶液中滴加几滴2mol/L硫酸铜溶液),待用。 ③干燥管内置满干燥剂。先在球内出气口铺置一层脱脂棉,然后置入干燥剂(如***化钙等),不要压实,再塞一层脱脂棉。 (一)方案一直接涂抹市售的氧化铜:事先在氧化铜粉末中加少量水,调成糊状,用玻璃棒使之均匀地、薄薄地紧附于试管底部内壁,通入验纯后的氢气,加热,5分钟后有铜镜产生。加热时要不停地移动,以免试管炸裂。此法虽然得到铜镜时间较长,但使糊状氧化铜均匀分布于试管底部易于控制。①将氧化铜粉末用水稀释成糊状,用玻璃棒蘸取糊状的氧化铜,直接在试管内壁上涂约占试管长度1/4的氧化铜涂层一周,晾干。②经过纯化的氢气通入涂有氧化铜的试管内,待排尽试管中空气后,点燃酒精灯,加热试管外壁,加热过程中缓慢转动试管。(二)方案二加热***铜制取氧化铜:取约5ml***铜饱和液,加热使***铜分解生成