研究氧化铜氢气还原氧化铜实验装置改善流程

论文导读：（1）按图2所示连接好装置。（2）检验装置的气密性。将直形弯管的末端浸入盛有水的烧杯中，关闭K1，打开K2，用手挤压胶头滴管，烧杯中有气泡产生，说明装置气密性良好。（3）通过双球干燥管的大口向左球中加入少量锌粒，通过小口向右球中加入少量玻璃纤维，并使玻璃纤维紧靠在小球底部，同时在玻璃纤维上均匀分布约0.2g的氧化铜，
1问题的提出
氢气还原氧化铜实验是中学化学教材中的一个重要演示实验，教材中的装置如图1所示。笔者认为，教材中提供的演示实验方法，存在以下的不足：①氢气气流的大小难以控制。气流过大时，会将氧化铜粉末吹散，有些氧化铜无法被还原，影响实验现象；气流过小时，课堂演示花费时间较长。②用启普发生器制取氢气药品浪费严重，不利于学生绿色化学意识的培养。③实验结束移去酒精灯后还需通一会儿氢气，未充分利用这些氢气造成浪费。④氢气的制备、验纯，氢气还原氧化铜等实验分开进行操作，缺少实验操作的连贯性。针对以上不足，笔者对该演示实验进行了以下改进。
2实验用品
仪器：双球干燥管、酒精灯、表面皿、T形管、直形弯管、铝质尖嘴管、止水夹（两个）、橡胶管、胶头滴管、橡皮塞等。
药品：稀硫酸溶液（3 mol/L）、锌粒、氧化铜、玻璃纤维、肥皂液等。
3实验装置
如图2所示（图中夹持装置已略去）。
4实验步骤
（1）按图2所示连接好装置。
（2）检验装置的气密性。将直形弯管的末端浸入盛有水的烧杯中，关闭K1，打开K2，用手挤压胶头滴管，烧杯中有气泡产生，说明装置气密性良好。
（3）通过双球干燥管的大口向左球中加入少量锌粒，通过小口向右球中加入少量玻璃纤维，并使玻璃纤维紧靠在小球底部，同时在玻璃纤维上均匀分布约0.2 g的氧化铜，再将已经接有直形弯管和铝质尖嘴管的T形管连接好，将直形弯管的末端浸入到盛有肥皂液的表面皿中，最后将带胶头滴管（已吸有一定量的稀硫酸溶液）的橡皮塞塞到双球干燥管的大口上。
（4）关闭K1，打开K2，轻轻挤压胶头滴管使少量硫酸溶液和锌粒接触，这时会观察到表面皿中的肥皂液不断起泡泡。将气泡聚集在一起，用点燃的长木条接触气泡，如果听到尖锐的爆鸣声，表明氢气不纯；继续将产生的气泡聚集，再次点燃，如果点燃气泡时发出的是“噗噗”的声音，表明氢气已经较纯净。
（5）点燃酒精灯对准双球干燥管的小球预热后加热。不久就看到黑色的氧化铜开始像着火似地发红，慢慢由土红色变成紫红色，这时熄灭酒精灯，继续挤压胶头滴管，使稀硫酸和锌粒持续反应不断产生氢气。
（6）打开K1，同时关闭K2，在铝质尖嘴管口点燃氢气，可以观察到氢气在空气中燃烧时火焰呈淡蓝紫色（极淡的蓝紫色）。为了证明氢气在燃烧，可以将火柴、棉花等用火焰点燃。
（7）待装置冷却后，停止挤压胶头滴管反应就可停止。
5改进源于：论文www.7ctime.com
后装置的优点
（1）本实验在药品的用量上实现了微量化，同时很好地控制了氢气的产生。
（2）将氢气的制取、氢气纯度的检验、氢气还原氧化铜、氢气的燃烧等实验合为一个整体，这样更省时、省事，增强实验的连贯性。
（3）充分利用熄灭酒精灯后继续通入的氢气，让学生观察纯净的氢气在空气中燃烧时的实验现象。本实验中为了使学生观察到氢气火焰的真正颜色，用铝质尖嘴管替代了玻璃尖嘴管（由于玻璃中含钠离子，点燃时钠离子挥发，火焰呈）。
（4）由于双球干燥管有一大一小两个球，可以分别做氢气的制备和氢气的反应装置，从而使反应装置更简单。