甘肃省兰州市教育科学研究所(730046) 吴正帅

甘肃省兰州市第三十二中学(730020) 滕立玲

1 问题的提出

木炭还原氧化铜实验是自新中国成立以来初中化学课堂教学演示传统实验。人教版(2012年)义务教育教科书9年级《化学》上册第6单元课题1“金刚石、石墨和C60”课程内容安排了单质碳的化学性质，教材内容涉及到木炭与氧化铜反应，生成铜和二氧化碳。通过木炭还原氧化铜实验，说明木炭具有还原性。尽管有不少经验性的文章在刊物上相继发表，但是木炭还原氧化铜实验，反应物呈现红热状态的问题至今还没有完全解决好。通过调查发现，初中化学教师无一例外的都有过这个实验多次失败的经历。经过多次反复实验的成功者有，其中不乏有写文章在刊物上发表的，但是如果说有“十拿十稳”的把握演示好这个实验的实验者，实际上是凤毛麟角。实际的实验教学现实是，现在的初中化学教师，大多对此实验心知肚明，实验没有绝对成功的把握，实验成功与否似乎更多的是靠运气。为了避免明知不可为而为之的教学窘相，在实际教学中木炭还原氧化铜的实验基本上是用黑板上做实验代替了教学演示实验，如图1所示。

2 实验成功的关键和难点的讨论

2.1 关于木炭和氧化铜的质量比

化学教材没有具体叙述木炭与氧化铜各自的质量或它们的质量比。但是木炭还原氧化铜的质量比，笔者通过查阅文献以及反复的实验研究，认为以木炭和氧化铜的质量比约为1∶11较为可靠，实验成功率较高。

2.2 对反应物的要求

教材这样叙述，先把木炭粉末和氧化铜粉末分别烘干、称量、研细、混匀，但是实际上实验是在高温强热条件下进行的，待反应实际发生时，水分早已逃逸殆尽。因此，反应物烘干与否并不直接影响反应的发生和实验效果。笔者通过反复的实验研究，认为木炭采用活性炭代替、氧化铜采用分析纯氧化铜，实验效果较好。

2.3 反应体系的温度

笔者通过反复实验发现，不管采用哪种数值质量比的混合物进行实验，如果用酒精喷灯加热，每次都会成功——混合物会发红，该反应是放热反应，还原产生红色的单质铜；如果用不加防风网罩的酒精灯加热，又100%不被启动——仅有石灰水变浑浊，观察不到红色的单质铜；如果在酒精灯上加防风网罩，偶尔可以获得像用酒精喷灯加热那样理想的效果。于是我们可以得出这样一个结论：木炭还原氧化铜实验的关键是要给反应混合物提供足够高的温度。这是因为这个反应所需的活化能很高。不加防风网罩的酒精灯,温度提高有限，很难激活反应的发生，加了防风网罩的酒精灯，提高了反应温度，才有可能激活反应的发生。可见，提供高于普通酒精灯的高温条件，是木炭还原氧化铜实验成功(出现混合物发红)的关键。

酒精喷灯可以确保实验的成功，但是提供酒精喷灯本身无疑又是一个困难，特别是农村学校很少有这种加热的仪器设备。另外，课堂实验演示使用酒精喷灯会明显分散学生的注意力。可见，木炭还原氧化铜实验，可以说是目前初中化学教学中至今还没有完全被攻克的名副其实的难点实验。与此同时，我们如果把木炭的还原性仅仅定格在木炭还原氧化铜，那是用酒精灯加热还是用酒精喷灯加热，仍然是一个两难的选择!

3 木炭还原氧化铜的创意设计

笔者丝毫没有贬低和否定木炭还原氧化铜实验的传统教学价值，本创意设计旨在既降低原有实验的难度，又保留原有实验的教学价值。

3.1 实验药品和仪器

CuSO4·5H2O、木炭、澄清石灰水、酒精灯、试管、带导管的橡皮塞、铁架台、木块。

3.2 实验过程

把适量的CuSO4·5H2O晶体跟木炭混合，用酒精灯加热，2 min左右就可以得到红褐色近乎纯铜一样的产物。

3.3 反应原理

3.4 反应混合物的质量比以及尾气的处理

鉴于木炭含有水分和杂质，实际称量以木炭过量为好，笔者通过反复实验，提出以下建议：

(1)如果是五水硫酸铜，以CuSO4·5H2O∶C=15∶1为好。

(2)如果是无水硫酸铜，以CuSO4∶C=10∶1为好。

鉴于生成的气体中有二氧化硫和二氧化碳，为了丰富教学内容和实验的趣味性，建议将反应生成的产物(气体)先导入品红溶液(品红褪色)；待反应后期再将残余的尾气通入澄清的石灰水,可以非常顺利地观察到澄清的石灰水变为白色浑浊。

3.5 几点说明

(2)本创意设计也是有缺点的，反应物不出现红热，也不及木炭还原氧化铜那么简单、直接，但是实验降低了难度，生成红色铜的现象极为明显，同时也达到了实验的目的，证明木炭具有还原性。这远比传统木炭还原氧化铜实验的效果要好。