碳還原氧化銅實驗探究講授提要

1、木碳還原氧化銅實驗條件優(yōu)化講授提要木碳還原氧化銅實驗條件優(yōu)化講授提要第一部分第一部分木碳還原氧化銅實驗基本理論木碳還原氧化銅實驗基本理論一、現(xiàn)行實驗及存在的問題一、現(xiàn)行實驗及存在的問題1.現(xiàn)行實驗方法：(初中化學(xué)教材人教2012版p110)把剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，小心地鋪放進試管，并將試管固定在鐵架臺上。試管口有通入澄清石灰水的導(dǎo)管，用酒精燈（可加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度，最好使用酒精噴燈）加熱混合物幾分鐘。然后先撤出

2、導(dǎo)氣管，待試管冷卻后再把試管里的粉末倒在紙上。觀察現(xiàn)象并分析。裝置圖如下：2.實驗現(xiàn)象該實驗成功的現(xiàn)象有三個方面：(1)反應(yīng)有著劇烈的“紅熱現(xiàn)象”；(2)有光亮的紫紅色塊狀或顆粒狀固體生成；(3)澄清石灰水變渾濁。三現(xiàn)象缺一不可，(1)證明了反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，也是實驗成功的首要標(biāo)志，(2)和(3)分別證明了Cu和CO2的生成。張翼黎國蘭.碳還原氧化銅實驗條件優(yōu)化探究[J].綿陽師范學(xué)院學(xué)報200827(8):58613.實驗存在的問題

3、：“木炭還原氧化銅”實驗是初中教材中的難點也是所有演示實驗中成功率最低的一個。在實際的教學(xué)中主要存在如下六個方面的問題。蘇秀芳.對炭還原氧化銅實驗的探討[J].南寧師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報.200219(3):7980（1）難以看到“紅熱現(xiàn)象”；（2）常常產(chǎn)生磚紅色固體，而非光亮的紫紅色塊狀或顆粒狀固體；（3）反應(yīng)產(chǎn)物中夾雜黑色物質(zhì)；（4）一些中學(xué)無酒精噴燈，用酒精噴燈加熱時，試管易變形，費時，噪音大；（5）石灰水易倒吸，使試管破裂；（6）

4、生成物中CO的隨意排放可能帶來健康危害。COCuO=CuCO2量氣體在第一階段，加熱下C與CuO在吸收熱能后發(fā)生反應(yīng)生成Cu2O和CO，CO再與Cu2O生成Cu和CO2，并放出熱量，使反應(yīng)體系溫度進一步升高，許多不成功的實驗往往停留在第一階段。實驗是否成功主要由這一階段的溫度提升情況決定。若反應(yīng)量大，反應(yīng)速率大，提供的熱能大，散熱少，溫度容易提高到1026℃而進入第二階段。因此提高反應(yīng)量，有效提供熱能及減小散熱是實驗改進的基本思路。在第

5、二階段，CuO獲得能量在1026℃分解為Cu2O和O2，此時，C與O2發(fā)生不完全燃燒生成CO，紅熱過程實質(zhì)是C的不完全燃燒過程，然后CO還原Cu2O為Cu，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量進一步提升溫度，如果溫度處在銅熔點1083.4℃以下?！凹t熱”后得到的是網(wǎng)狀銅，如果體系溫度高于1083.4℃，得到銅珠。銅珠的出現(xiàn)，是由于表面張力的作用致使液態(tài)Cu冷卻后成比表面最小的球狀。三、紅熱前反應(yīng)的熱力學(xué)分析三、紅熱前反應(yīng)的熱力學(xué)分析在不同溫度下的熱力學(xué)函

6、數(shù)數(shù)值在不同溫度下的熱力學(xué)函數(shù)數(shù)值方程式溫度（K）△rH0m（KJ?mol1）△rG0m（KJ?mol1）△rS0m（KJ?mol1）29833.190025.1690200.7030C2CuO=Cu2OCO100025.1674163.6691188.8365298116.3040114.815011.5580COCu2O=2CuCO21000119.0595101.398017.661529883.1140139.9840189.1

7、450C2CuO=2CuCO2100093.8921256.0671171.1750木碳還原氧化銅是分為兩步進行的。(1)式和(2)式在298K、1000K的△rG0m均小于零，兩個反應(yīng)都有自發(fā)進行的趨勢?！鱮H0m表明，(1)式為吸熱反應(yīng)，(2)式為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為放熱反應(yīng)。升高溫度有利于(1)式反應(yīng)的進行。對于C還原CuO實驗，關(guān)鍵是要引發(fā)(1)，即需要較高的溫度使反應(yīng)物升溫迅速達到(1)的活化溫度。(2)式反應(yīng)放出的熱量進一步提