火法炼铜 还原“本色”——木炭还原氧化铜实验解析

河北省兴隆县大杖子乡初级中学 戴艳良 王秀环

化学是一门以实验为基础的学科，演示实验是最直接、有效的学习化学知识的手段，能让学生感受到化学实验的魅力，使实验成为培养和保持学生对化学的兴趣的一条有效途径，并成为学生学习化学知识的一个生长点。如图1，人教版《化学》九年级上册中的“木炭还原氧化铜”实验是初中化学中非常重要的实验之一，是学好“碳的化学性质”的一个关键点。学生从该实验开始接触还原反应，它为“金属冶炼”的学习做了很好的铺垫。结合本人多年教学实践，对该实验涉及的一些常见问题进行简要分析。

1.该实验成功的关键是将木炭粉末与氧化铜粉末充分混合，目的是什么？

解析：将木炭粉末和氧化铜粉末充分混合，使两种粉末最大程度地互相接触，有利于促进反应的进行。

2.试管①口略向下倾斜的原因是什么？

解析：给试管①中的固体加热时，若试管口向上倾斜，则固体中含有的水分蒸发并在试管口冷凝倒流会使试管炸裂。

3.酒精灯加网罩的目的是什么？

解析：加上金属网罩，可以使外界与火焰之间的空气流通变差，从而使热量散失减少，因此火焰就可以达到更高的温度，并集中加热一个部分。

4.刚开始加热时，试管②中立即有气泡产生，但是澄清石灰水不变浑浊的原因是什么？

解析：刚开始加热时试管①内的空气受热膨胀，排出来的是空气。

5.装置中证明反应开始和反应停止的现象分别是什么？

解析：在高温条件下，木炭与氧化铜反应生成了二氧化碳和铜，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；反应停止后，不再生成二氧化碳气体，试管②中导气管口无气泡冒出。

6.实验结束后，若先熄灭酒精灯后撤出导气管会出现什么现象？

解析：先熄灭酒精灯后撤出导气管，试管①内温度迅速降低，气体压强减小，小于外界大气压，在压强差的作用下，试管②中液体会被压入试管①，使试管①炸裂。

7.停止加热时，应将导气管从试管②中撤出，并用弹簧夹夹紧橡皮管，待试管①冷却后再把试管里的粉末倒出。这样操作的原因是什么？

解析：用弹簧夹夹紧橡皮管是防止空气进入将灼热的铜粉氧化，冷却以后就不会被氧化了。

8.用如图2 装置进行实验，加热前就开始缓缓通入氮气，其作用是什么？停止加热前是否需要先断开a 和b 的连接处以防止倒吸？

图1

图2

解析：通氮气是为了隔绝氧气，加热前就开始通入氮气是要提前排尽装置内的空气。因为实验中要持续通入氮气，直到反应完成后玻璃管中的物质冷却，故装置中的气压不会急剧减小，不会引起倒吸，不需要先断开a 和b 的连接处。