碳还原氧化铜实验：温度和水分对实验结果的影响

(1)实验原理

该实验的成败关键决定于4个方面的因素，即温度高低、反应物质量比、反应物表面积以及反应过程中是否有水蒸汽。

①温度对碳还原氧化铜实验的影响。由于CuO是离子晶体，属于闪锌矿型，与金刚石的晶体结构很相似，这种稳定的结构使其在这一反应中有较高的活化能，因此，反应开始需要较高的温度。

②CuO与C的质量比对反应的影响。根据化学方程式的计量关系，碳与氧化铜的质量比为1:13.3才能完全反应，但是，由于木炭中含有杂质，木炭在反应中会与空气中的氧气化合消耗掉一部分，因此，在实验时木炭的用量应比理论值多一些。且炭粉有润滑性，多一点有利于反应物混合均匀(若CuO过量的话，反应物在混合碾磨时容易结块)。

③木炭与氧化铜混合程度对反应的影响。因为反应物都是固体，化学反应只在固体表面进行，若反应物颗粒较大，混合就不充分，反应发生就不够完全，所以反应的混合物在加热前必须尽量碾细，以增大木炭与氧化铜的接触面。

④水分对还原氧化铜实验的影响。反应物若含有水分，在加热时就会蒸发而吸热，产生的大量水蒸汽会阻碍木炭与氧化铜反应的发生，所以实验时应先对木炭和氧化铜干燥处理。

(2)实验装置

由于是固体在加热的条件下生成气体的反应，可以参照实验室制氧气的发生装置，生成的二氧化碳可以通入澄清的石灰水中检验，实验装置如图实验6-2所示。(www.xing528.com)

(3)实验操作

图实验6-2　炭还原氧化铜

①由于CuO与C的质量比是导致实验成败的重要因素，木炭要稍过量。为了探索演示实验的最佳效果，在控制其他因素不变的情况下，按照表实验6-1中的几种比值来研究该实验氧化铜与碳的最佳质量比例。

表实验6-1　碳还原氧化铜实验中最佳质量比的探究

②取适量小块木炭放在石棉网上用酒精灯烘烤，然后放在研钵中研磨成粉末，再依次按照上述质量比的要求称取一定质量的木炭粉和氧化铜粉末，置于研钵中，一起研磨至混合均匀(约20～30min)。用纸槽将混合均匀的粉末送入干燥的试管底集中放置，将配好导管的单孔塞塞好试管，固定在铁架台上，导管插入盛有澄清石灰水的试管(或小烧杯)中。也可以用具支试管代替普通试管，目的是点燃从支管口出来的气体，看其是否会燃烧，以检验其产物中是否有一氧化碳。

③用酒精灯对试管中的混合物先预热，然后集中火力对药品加热，待反应混合物开始燃烧时，撤去酒精灯。反应停止后，冷却至常温，取下试管，倒出试管中的生成物观察。一看产物是海绵状的铜粒还是圆圆的铜珠，二看产物的色泽。

注意 如果在酒精灯上加一铁丝网罩或用酒精喷灯加热，反应更迅速。