碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)探究講授提要

1、木碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化講授提要木碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)基本理論木碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)基本理論一、現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)及存在的問題一、現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)及存在的問題1.現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)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(jìn)試管，并將試管固定在鐵架臺(tái)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象該實(shí)驗(yàn)成功的現(xiàn)象有三個(gè)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(gè)放熱反應(yīng)，也是實(shí)驗(yàn)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(guó)蘭.碳還原氧化銅實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化探究[J].綿陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)200827(8):58613.實(shí)驗(yàn)存在的問題

3、：“木炭還原氧化銅”實(shí)驗(yàn)是初中教材中的難點(diǎn)也是所有演示實(shí)驗(yàn)中成功率最低的一個(gè)。在實(shí)際的教學(xué)中主要存在如下六個(gè)方面的問題。蘇秀芳.對(duì)炭還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的探討[J].南寧師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào).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(shí)，試管易變形，費(fèi)時(shí)，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(jìn)一步升高，許多不成功的實(shí)驗(yàn)往往停留在第一階段。實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(shí)，C與O2發(fā)生不完全燃燒生成CO，紅熱過程實(shí)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(jìn)一步提升溫度，如果溫度處在銅熔點(diǎn)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(jìn)行的。(1)式和(2)式在298K、1000K的△rG0m均小于零，兩個(gè)反應(yīng)都有自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)?！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(jìn)行。對(duì)于C還原CuO實(shí)驗(yàn)，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(dá)到(1)的活化溫度。(2)式反應(yīng)放出的熱量進(jìn)一步提