化学教材中有关铜的综合实验的改进

佟艳秀

[摘   要]中学化学教材中的演示实验多为装置简单、操作简便、现象明显的实验，但大多没有考虑到药品节约及尾气处理等问题。通过实践研究，对几个与铜有关的实验进行改进，解决了浓硫酸与铜反应的实验中的尾气处理问题;使铜锌原电池中的负极不再产生干扰实验现象的气泡;让乙醇的催化氧化实验在封闭的环境中进行，避免了让师生吸入有毒的乙醛。

[关键词]实验改进;绿色化学;综合实验

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）05-0078-01

中学化学教材中的演示实验多为装置简单、操作简便、现象明显的实验，但大多没有考虑到药品节约及尾气处理等问题。铜作为中学化学中的一种常见金属单质，在中学化学实验中扮演着重要的角色，无论在高中化学必修1还是必修2的教材中都多次出现。笔者经过认真总结、对比、分析发现，与铜有关的几个实验或多或少存在一些不足，现针对这些不足进行如下改进。

一、浓硫酸与铜反应实验

浓硫酸与铜反应的演示实验是中学化学教材中用以解释说明浓硫酸具有强氧化性的经典实验。人教版高中化学必修1第四章第四节实验4-9的描述是：在一个带有导管的膠塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管里加入2 mL浓硫酸，盖好胶塞，使铜丝与浓硫酸接触，加热。把放出的气体通入品红溶液或紫色石蕊溶液中。观察现象。向上拉铜丝，终止反应，冷却后，把试管里的液体慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，观察溶液的颜色。

本实验的设计存在如下缺陷：1.在胶塞侧面挖凹槽不容易操作，凹槽大小不易把握，且从侧面不容易拉动铜丝;2.产生的二氧化硫气体没有进行尾气处理;3.容易发生倒吸;4.冷却后，还要把试管里的液体慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里，操作烦琐，而且会有少量二氧化硫逸出，不符合绿色化学理念。

针对这些问题，笔者对实验做了如下改进。

实验步骤：1.按照装置图（如图1）连接好仪器，并检查气密性;2.点燃酒精灯，开始实验;3.向上拉铜丝，终止反应，熄灭酒精灯;4.冷却后，用盛有少量水的注射器吸收试管A中的少量溶液，慢慢倒立混合后观察溶液颜色。

改进实验的优点：1.能够进行尾气处理且不会引起倒吸;2.胶塞易挖孔，密封性好，也更便于铜丝的拉动;3.不必拆装置就能观察到硫酸铜溶液的颜色——蓝色。

二、铜锌原电池实验

铜锌原电池实验是中学电化学内容的一个重要实验，是学生学习、理解、掌握电化学的重要基础知识。人教版高中化学必修2第二章第二节实验2-4的描述是：将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

本实验存在一个明显的缺陷，即在原电池的负极——锌片上总会有气泡产生。这对学生正确理解原电池中正负极的现象及判断产生极大的干扰。这种现象产生的原因主要是锌片不纯。

要解决这个问题，只需将本实验稍作改进即可。具体步骤如下：1.用U形管代替烧杯;2.在锌片表面涂一层薄薄的凡士林用于隔绝锌与稀硫酸的接触。如此改进后的实验可以明显地看到连接电流表以后，铜片上冒气泡而锌片上没有气泡，学生可以直观地感受到氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的。

三、乙醇的催化氧化实验

乙醇的催化氧化实验是乙醇学习的一个重要内容，对于学生掌握醇的催化氧化规律以及认识和理解醇的还原性有着重要作用。人教版高中化学必修2第三章第三节实验3-3的描述是：向一支试管中加入3～5 mL乙醇，取一根10～15 cm长的铜丝，下端绕成螺旋状，在酒精灯上灼烧至红热，插入乙醇中，反复几次。注意观察反应现象，小心闻试管中的液体产生的气味。

教材实验存在如下欠缺：1. 实验的可观察性不强，现象不够明显;2. 采用闻气味的方式不可靠，且乙醛有毒，会引起实验师生的不适，不符合绿色化学理念;3. 没有检验副产物——水。

针对以上问题，笔者的改进装置如图2所示。

实验步骤：1.按照装置图连接好仪器，并检查气密性;2.点燃酒精灯，开始实验，当硬质玻璃管内的铜丝由红变黑又变红时，轻轻推动注射器，看到铜丝又变黑;3.反复多次实验，直到将注射器内的空气推尽，熄灭酒精灯，终止反应;4.将装有新制氢氧化铜悬浊液的试管放在酒精灯上加热，观察现象。

改进实验的优点：1.装置简单，操作简便，现象明显，并可以检测出副产物是水;2.整套装置在密闭环境中进行，安全无毒;3.对乙醛的检验现象明显，可靠性强。

（责任编辑    罗    艳）