木炭还原氧化铜课程论文.docVIP

木炭还原氧化铜实验探究 摘要：用正交实验法研究了木炭还原氧化铜实验的优化条件，深入探究了采用酒精灯为热源、改变反应器及反应物状态使实验获得满意效果保证该实验成功的优化方案 关键词：碳 氧化铜 还原 正交实验法 1 前言 “碳还原氧化铜”演示实验是义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册中的一个重要的疑难实验，说它重要是因为它是初中阶典型的固相和固相之间的高温放热反应，而疑难点在于实验成功率低，主要原因是两反应物（碳和氧化铜）的晶体结构相当稳定，使该化学变化具高活化能，而且固相间的反应只能在表面进行，更增加了反应的困难程度加之影响该实验的因素较多，如果实验条件控制不好，往往得不到明显的现象。近年来，许多教育界同行对此进行了大量的研究，但仍然存在实验成功率低和实验现象不明显的问题，综合起来看，影响该实验的因素多达十几种，如碳和氧化铜的配比、碳和氧化铜的类型、反应药品干燥程度、反应混合物用量、反应温度、反应器类型、混合物的研磨时间、反应物堆积形态等。所以本次探究实验运用正交试验法找出实验的主要影响因素（碳和氧化铜的质量之比、反应物的干燥程度、混合物的研磨时间、反应器)及最佳实验方案，解决实验现象与理论不符的问题。其次本实验采用的装置与中学教材有所不同，更有效的保存了热量，使反应效果更加明显。 2 实验原理 原理： 2CuO + C 2Cu + CO2↑ 二氧化碳能使澄清石灰水变混 副反应包括木炭和试管内氧气反应生成二氧化碳、碳过量会生成一氧化碳、氧化铜过量铜和氧化铜生成氧化亚铜。 常温下。碳的化学性质不活泼；在高温下碳具有还原性可以将氧化铜等金属氧化物还原为金属单质，本身氧化成二氧化碳。但该反应在高温下才能将氧化铜还原成铜，故温度对反应有很大影响；除此之外，经过一系列研究，发现碳与氧化铜质量比、反应物干燥程度、混合物研磨时间及反应器也会影响实验效果. 采用正交实验法,设计因素水平表以及正交实验表探讨实验优化条件。通过对影响碳还原氧化铜实验诸多因素的初步分析本着既要操作简便规范适合初中课堂演示，又要保证100%成功率的原则，设计如下因素水平表（表1） 表1 碳和氧化铜的质量比 mc：mcu 活性炭干燥时间 混合物研磨时间 反应器 1 A1（1:7） B1（不干燥） C1 （5min） D1（无网罩） 2 A2（1:10） B2（0.5h） C2（10min） D2（细网罩） 3 A3（1:13） B（1.0h） C3（15min） D3（粗网罩） 3 仪器与试剂 3.1仪器 试管（18*180,9支）；酒精灯；酒精灯罩（粗网罩、细网罩各一个）；烧杯（100mL）；带导管的胶塞；研钵；火柴；铁架台（含铁夹） 3.2试剂 木炭、氧化铜、澄清石灰水 4 实验部分 4.1 木炭的预处理 将木炭在100℃的恒温烘箱中烘半个小时，然后按要求分别取适量研磨5min，10min，15min，再称量。将木炭在恒温烘箱中分别烘半个小时，一个小时，放入干燥器中备用。 4.2 检查装置的气密性如图1安装好装置，用手捂住试管，观察导管口处发现有气泡冒出，松开试管稍等片刻，观察导管口发现导管口发现有水柱产生。 4.4 反应物的称取 按要求称取2.0g反应物，并充分混合。 4.5 实验过程 按表2实验顺序进行试验。 列号 mc：mcu 木炭干燥时间 混合物研磨时间 反应器 试验号 1 A1 B1 C1 D1 2 A1 B2 C2 D2 3 A1 B3 C3 D3 4 A2 B1 C2 D3 5 A2 B2 C3 D1 6 A2 B3 C1 D2 7 A3 B1 C3 D2 8 A3 B2 C1 D3 9 A3 B3 C2 D1 实验1:将2g反应物（mc：mcu为1:7，木炭不干燥，混合物研磨时间5min，无网罩）放入试管底部，压实，按图1安装装置。先用酒精灯预热，然后用外焰加热，观察反应物的颜色变化以及澄清石灰水的变化情况。待反应进行2-3min后，关闭止水夹，撤去酒精灯，冷却后将反应物取出观察并打分。 实验2：将2g反应物（mc：mcu为1:7，木炭干燥0.5h，混合物研磨时间10min，细网罩）放入试管底部，压实，按图1安装装置。先用酒精灯预热，然后用外焰加热，观察反应物的颜色变化以及澄清石灰水的变化情况。待反应进行2-3min后，关闭止水夹，撤去酒精灯，冷却后将反应物取出观察并打分。 实验3：将2g反应物（mc：mcu为1:7，木炭干燥1.0h，混合物研磨时间15min，粗网罩）放入试管底部，压实，按图1安装装置。先用酒精灯预热，然后用外焰加热，观察反应物的颜色变化以及澄清石灰水的变化情况。待反应进行2-3min后，关闭止水夹，撤去酒精灯，冷