CO 还原氧化铜的实验 空间记录文

教育   2024-11-26 08:01   湖北  



首发于 QQ 空间  2016年 12月

我就是认为需要把这个实验给学生说清楚。 

     

 【说在前面的话:此文看看就行,可以分享,但严禁转载,严禁不打招呼的盗用图片】

   本来准备明天{2016 12 10}讲 一氧化碳的性质的,考虑到教学内容偏多,涉及到CO的可燃性和还原性,还有对实验装置的分析,估计一节课想讲细节 是讲不完的,没办法,笨萝卜 们 接受能力有限。
   最要命的是:明天有领导提听课,要是演示实验一个不小心,把一氧化碳玩爆了  。。。吓到领导就不好了  。。
   所以,在今天学生二氧化碳制取与性质的分组实验中,我就把这个 一氧化碳还原氧化铜 的实验 给 提前做了。

    一 实验前要交代一些细节:
   首先,华丽丽的 高颜值酒精灯,某宝的剁手节上看到这个萌灯就想到这个实验可以用到,果断剁了。9块钱2个,我剁了6个,结果卖家发货5个,所以我果断给了个中评。。。现在这个卖家居然涨价了,12块9一个。。。所以呀,该剁就剁,我知道学校也有学校的困难,估计是报销不了的。。。
    
之所以要换酒精灯,是希望能对平铺成条状的CuO进行均匀加热,是的铜镜面积较大,这种小酒精灯两个或者三个并排放就可以实现了。

         

   其次,防回火装置。。。
   原因是去年玩这个实验的时候一不小心玩爆了   ,可以明显的看到蓝色火苗在导气管中的迅速窜动,导致装有石灰水的洗气瓶上端炸成玻璃渣渣了。。。吓死本宫了。。。  
  很古老的一个题目,给了我一点点灵感。详见古老的日志 
http://user.qzone.qq.com/79890593/blog/1358770511 
所以就加上了这个防回火的装置了,心里踏实一些  。

  第三,还有必要说一下的是尾气怎么处理。不外乎三种:气球(氣囊)收集、直接点燃,拐个弯到酒精灯处作燃料加热。
   某市【请勿对号入座,下同】多次考试中都认为“用气球收集尾气
 是可行的。。。而我想说:认为气球可行的人一定是没做过这个实验的没有搞清楚 气球 和 气囊 的区别。想把气球吹起来,需要的压强是有一定要求的,必然导致装置体系内的压强较高。。。其后果就是各种塞子都会冲开,气体流动受阻。所以,我认为,气囊收集可行,但气球不行。对此,去年已经实验验证了。
      上教版教材这里就是拐个弯到酒精灯处做热源。经过多次实验准备说明:玻璃导管在酒精灯上方长时间加热,是会炸裂的。。。。 

     我是将尾气通入泡泡枪的泡泡水里吹泡泡,点泡泡即可。这种特制的泡泡水不容易破,一氧化碳都聚集在烧杯内,基本没有逸散,普通的洗洁精稀释液就达不到这个效果。这种做法的好处是安全,不会一不小心玩炸了。。。
        好了,前面的话交代完毕。

       二 上装置,全套的


   这两套装置的区别除了桌面清理的干净一点点外  ,主要在于支口试管有没有放在集气瓶里,放在集气瓶里会比较固定稳妥一些,但有点影响对气体流速的观察,石灰水的液面正好在集气瓶的磨口出,所以,我又没要集气瓶了。
    从左向右 依次是
     1 发生装置:甲酸脱水制取一氧化碳【甲酸滴入浓硫酸中,请忽略分液漏斗 上方没有塞子的问题,因为不见了。。。  】
    2 验证装置:一氧化碳通入澄清石灰水,无现象,同时 观察气体流速
    3 实验主体装置:平铺氧化铜粉末的玻璃管【我平铺了两份,我要上两个班的课 】
   4 防倒吸的 缓冲装置【空的支口试管】
   5 检验装置:生成气体 通入 澄清石灰水
   6 防回火装置
   7 尾气处理装置 :尾气通入泡泡水。
    全套装置长约一米五,。关于乳胶管的长度问题,同一高度的接口橡皮管可以短一点,7、8cm吧,不同高度的接口橡皮管最好长一点,后面点燃尾气用的那一段橡皮管有20cm的样子,拿出来点燃CO的时候,可以捏住乳胶管防止回火。

   关于一氧化碳的制取,某市中考题考过装置的选择和化学方程式配平问题,所以我觉得有必要跟学生提一下。当然,日后高中有机化学要学的。【当年读高中时我就很纠结与CO是不是甲酸的酸酐问题

 

  三 实验流程

首先,当然是气密性检查,但是呢,我嫌麻烦,没查
 我把各种接口的塞子都使劲的摁紧了。
接着,向浓硫酸30mL中逐滴滴加甲酸,产生的CO排尽装置中的空气,到尾气泡泡水里的泡泡可以点燃,火焰成蓝色,这时可以通过两处石灰水中气泡大小和流速基本一致,判断装置是不漏气的。


      





持续通入CO,并加热CuO粉末

       


 大约一分钟左右石灰水明显浑浊


  这时,出了一个状况,就是酒精灯太靠近橡皮塞,橡皮塞熔了,产生了灰白色烟。。。

          

 
        移动酒精灯,并加大CO的流速,该问题解决。
        大概6分钟左右,玻璃管底部有明显的铜镜出现,粉末中有比较明显的暗红色,同时石灰水完全混浊。


  停止加热,不用管倒吸的问题,因为持续通入的CO弥补了气体冷缩带来的压强减小。
  在实验过程中,每隔2或3分钟,泡泡水里的CO泡泡就基本充满烧杯,需要点燃一下。整个实验过程,点了4次泡泡。

  四 实验结果:

  冷却后,就是这样的。【在第一个班上课时搞忘拍图了,这是上完第二个班拍的】

        最最后,取出粉末

        其实,除了玻璃管中的铜镜很明显外,粉末中并没有太明显的红色粉末,和反应前的氧化铜相比,只是颜色略有差别而已。
      从滴加甲酸开始,到石灰水有浑浊,1分钟不到;产生明显铜镜大约6分钟;停止加热的时间是第8分钟,持续通入CO到装置冷却是14分钟左右,只要准备充分,是可以在教学时间内进行的。

       看上去15分钟左右的教学实验,我可是从剁手节 就开始谋划了。。。所以啊,我上一节课的背后的准备时间大概会是一天?一周?可能更长。。。

            五 几点想法


  为什么要做这个实验?

   这个实验从02版教材开始,就已经从人教教材中取消了,一氧化碳的还原性实验是在下册 铁的冶炼中 进行实验的,12版教材更是把 一氧化碳还原氧化铁都 消失了。这似乎是从实验的复杂、教学过程中的可行性、还有一氧化碳的毒性考虑的。

   但考虑到知识体系的完整性,我还是每年都在 一氧化碳 的教学中 演示并讲解这个实验,可燃性,还原性、毒性。虽然我也有好几种版本的该实验视频,但毕竟亲自观察和视频观察在感性认识上不可同日而语。

   其二,这套实验装置 无疑是 全面连续的体现气体制取收集、性质验证、检验除杂、尾气处理 的 一系列思维的 经典装置,从思维角度来说,有利于学生巩固 气体制取 和收集 的化学思维模式、深入的体会 现象和结论的推理,还要顾及安全与环保的高密度全方位的化学思维,

   其三,
上周五,就开始对此实验着手准备,两个班都有学生全程参与当助手,乳胶管要多长,怎么套上去,防回火的装置中铜丝塞多少,仪器的清洗等等,学生也能体会作为教师的我是怎样对待每一个实验的。

  实验还有哪些需要改进的?目前想到的有三点。

   粉末在玻璃管中平铺的 越薄,面积越大,铜镜越明显,取出的粉末中红色粉末会比较多。
    防倒吸的空的支口试管完全可以去掉。因为一氧化碳在不断通入,不会发生石灰水的倒吸。
    这个实验可以改为细玻璃管中的微量实验,但必须保障装置内CO的纯度。

      摁,说完了,希望说清楚了,希望对各位看客有点小用处。


教化学的闲杂人
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