氢气还原氧化铜实验改进实验

1、第8组第五个实验氢气还原氧化铜实验改进实验一探究问题的提出在九年义务教育初三化学教材第三章第四节中,关于氢气还原氧化铜的演示实验3一8,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,实验过程中出现两个不足的问题:一是现象不明显,黑色氧化铜往往是变成砖红色,而不是亮红色;二是反应时间较长才能使黑色完全转化,影响实验的效果和教学进度。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习时,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

2、验我把实验作了改进。二问题解决设想原氢气还原氧化铜实验中,分析影响铜单质生成与生成质量的问题可能有,导管导入的氢气中含有酸性物质,所以即使我们通过通入大量生成的气体氢气赶走大试管中的氧气,氧化铜还是会与氢气中的酸性物质和水分发生反应,而变成离子的形式,即使通过氢气还原,这部分已经成为离子的铜离子也不能转化为铜单质啦。其次,氧化铜分布的厚度,与氢气接触的面积大小也影响其还原效果。如果氧化铜与氢气接触的面积大,则其还原效果会更加好,更容易得到纯正的铜单质。针对我们上面的两个分析,我们小组决定用先将硝酸铜溶液蒸干,再加热硝酸铜,使其受热分解,生成的氧化铜可以用于还原为铜。如果我们可以将硫酸铜溶液分布

3、均匀并且很薄的附在试管壁上的话,那么可以推测生成的氧化铜必定是很薄的一层附在试管壁上,那么氧化铜与氢气接触面积会变大,则生成的铜单质也会更加有金属光泽。三实验设计方案实验原理硝酸铜在170左右分解为氧化铜、二氧化氮和氧气: 2Cu(NO322CuO+ 4NO2+ O2可以通过以上反应制取CuO固体。用锌粒与稀硫酸反应制备氢气:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2氢气与CuO反应如下: CuO+H2 Cu+H2OCuO的生成热(156.8kJ/mol远小于水的生成热(241.6 kJ/mol,所以CuO 比较容易被氢气还原,该反应在室温时反应极慢,几乎不反应;在250以上时,反应能顺利进行。实验用

4、品酒精灯启普发生器木垫止水夹铁夹铁架台橡胶皮小试管大试管水槽玻璃管胶头滴管橡胶管挡风板木条火柴锌粒铜丝硝酸铜浓硫酸硫酸铜蒸馏水实验装置 实验步骤1、用硝酸铜自制氧化铜。向洁净试管中滴入23滴饱和硝酸铜溶液(或加入少量研细的硝酸铜晶体边加热边稍稍转动,使硝酸铜均匀附着在试管内壁上,继续加热。由于硝酸铜分解,在试管内壁上附着一层黑色的氧化铜。2、安装好启普发生器,检查装置气密性。3、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或放些玻璃棉、玻璃球。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

5、用。4、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(如氯化钙等,不要压实,再塞一层脱脂棉。5、按图装配好装置,检查装置气密性。6、开启启普发生器活塞,制取氢气。氢气进入小试管,估计小试管内空气排尽后,点燃酒精灯,加热氧化铜。用氢气还原氧化铜后,可得到光亮的铜镜。7、当氧化铜完全被还原后,先熄灭酒精灯,继续通入氢气至冷却,然后停止通入氢气。四实验过程记录1在实验过程中加热硝酸铜溶液,发现试管中有黄色的烟雾生成,而绿色的硝酸铜溶液也逐渐颜色加深,变成了黑色。切记,试管中加入的硝酸铜溶液要少量,大约1-2ml,而且在加热的过程中,试管口要向下倾斜,不断的转动试管,使得溶液以较为

6、薄的形态存在在试管壁上。2制取氢气的装置要先检验气密性,在实验的过程中,我们发现我们的启普发生器气密性不是很好,生成的气体总是很少通过导管进入大试管,但是又找不到其他的可替代发生器,因此,我们选用了锌片作为反应物。制备氢气的过程中,我们发现锌片上有大量气泡生成,但是也有溶液被气泡赶着进入了导管,还好有干燥管,所以溶液存在与干燥管中,没有进入反应的大试管,分析原因,觉得是启普发生器中加入的酸太多的缘故。3实验结束之后,我们发现得到的铜有金属光泽,是亮晶晶的红色,大部分分布的很均与,很漂亮,但是局部有瑕疵。 五相关问题探讨1、氧化铜用量不可过多，最好事先将少量糊状的氧化铜涂在试管的内壁（只需 一薄层） ，置于空气中干燥后再做实验。为保证实验的成功和安全，应该使氢气 先通入（赶尽试管中的空气）后（试管冷却后）撤出。反应过后试管壁上的铜可 以用少量硝酸煮沸，使之溶解而除去。 2、制取氢气常用的稀酸是稀硫酸，浓度约为 3mol/L，如果用稀盐酸时浓度以 45mol/L 为宜。当锌和酸的纯度都比较高时置换反应进行比较缓慢，可在酸溶 液中加入少量硫酸铜溶液，或放入少量铜屑，使溶液中形成多个微原电池，反应 加快。 或者不要纯的锌粒， 形状以不规则为好， 这样可