前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的談一氧化碳還原氧化銅一體化實驗設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：在實驗教學中，對文獻中的一氧化碳還原氧化銅一體化實驗進行了優化，增加了氣體循環系統，確保有充足的一氧化碳用以還原氧化銅，并利用濕潤的氯化鈀試紙檢驗一氧化碳的存在，提高了實驗教學的有效性。
關鍵詞：一氧化碳還原性；一體化實驗裝置；優化設計
一、問題的提出
人教版《化學(九年級上冊)》第122頁只是給出了一氧化碳還原氧化銅的化學方程式，并沒有安排有關的實驗[1]。為了使教學更加直觀，并培養學生的科學探究意識和證據推理素養，不少化學教師設計了一氧化碳還原氧化銅實驗。該實驗的首要任務就是制備一氧化碳氣體，但隨著中學化學實驗室危險化學品管理的不斷升級，學校不能保存濃硫酸，因而無法制備一氧化碳；即便有了濃硫酸，制備一氧化碳氣體仍是一件具有安全風險的事情。王權、陳宇和寧曉強設計的一氧化碳還原氧化銅一體化實驗(有關的實驗裝置見圖1)無須使用濃硫酸；他們還利用二氧化碳傳感器驗證了試管內二氧化碳氣體的減少，利用熱成像技術驗證了試管內一氧化碳氣體的存在[2]。但筆者發現，在缺少二氧化碳傳感器及熱成像技術的條件下，利用上述裝置進行一氧化碳還原氧化銅實驗無法觀察到二氧化碳氣體的減少及一氧化碳氣體的生成。另外，該實驗裝置產生的一氧化碳的量也是有限的。鑒于此，筆者對上述實驗裝置進行了優化，使該一體化實驗在常規條件下即可順利進行，而且實驗現象更加直觀。
二、優化思路
選用石英材質的雙具支試管(或玻璃管)作為反應容器，在試管外增加氣體流通管道，以促進二氧化碳氣體與木炭充分反應，從而產生較多的一氧化碳氣體；借助濕潤的氯化鈀試紙，檢驗一氧化碳氣體的存在；再通過氧化銅由黑變紅，從而得出一氧化碳氣體具有還原性的實驗結論。
三、實驗用品
20mm×200mm石英材質的雙具支試管(或石英材質的玻璃管)、酒精噴燈(或立式防風打火機)、鐵架臺、單孔橡皮塞、導氣管、小氣球、木炭、氧化銅、氯化鈀試紙等。
四、實驗裝置
新設計的實驗裝置見圖2。
五、實驗步驟
第一步，取一支20mm×200mm石英材質的雙具支試管；取少量氧化銅粉末，用蒸餾水調成糊狀，然后用小型排筆蘸取糊狀的氧化銅，將其涂抹在雙具支試管中部的管壁上，晾干，備用。第二步，用長短合適的軟膠管，將雙具支試管的兩個支管口連接起來；再往試管底部放入足量的木炭，并在靠近試管口的管壁上貼上一張濕潤的氯化鈀試紙，然后用向上排空氣法使雙具支試管里集滿二氧化碳氣體(見圖3)。第三步，按圖2所示連接好整個實驗裝置。第四步，點燃酒精噴燈，對試管進行預熱，然后集中加熱木炭3～4min。有關的化學方程式是：C+CO2高溫=2CO可觀察到木炭略有減少，小氣球逐漸變大，濕潤的氯化鈀試紙也由黃色逐漸變為藍色，充分說明試管里已充滿一氧化碳氣體。有關的化學方程式是：CO+PdCl2+H2O=CO2+Pd↓+2HCl第五步，移動酒精噴燈，對準氧化銅加熱2min左右，可很快觀察到氧化銅由黑色變為紅色，充分說明一氧化碳氣體具有還原性。有關的化學方程式是：CO+CuO△=Cu+CO2CO+2CuO△=Cu2O+CO2
六、幾點說明
第一，本實驗使用的酒精噴燈也可用立式防風打火機(火焰溫度近1000℃)代替，加熱藥品更方便。第二，本實驗增加了氣體循環系統，有利于試管(或玻璃管)內氣體的流動，這樣就能使更多的二氧化碳氣體轉變成一氧化碳氣體，使氧化銅的還原反應得以充分進行。第三，實驗中小氣球起到密封裝置的作用，同時在反應過程中調節體系內壓強的變化，因此小氣球必須套接牢固，不得漏氣。另外，在將小氣球套接到導管口上時，要確保氣球是癟的，如果殘留有空氣，就會降低體系內一氧化碳氣體的濃度，影響實驗效果。第四，如果沒有雙具支試管，也可以用石英材質的玻璃管(20mm×200mm)來代替，有關的實驗裝置見圖4。
七、實驗優點
一是本實驗裝置還可以用來演示一氧化碳還原氧化鐵的實驗，只需將氧化銅更換為氧化鐵即可。二是本實驗免去了用危險品濃硫酸制取一氧化碳的操作，因此提高了實驗的安全性和簡便性。三是本實驗設計思路清晰，原理簡單，能確保一氧化碳氣體足量；實驗體系內先后進行木炭還原二氧化碳、一氧化碳還原氧化銅這兩個還原反應，有利于學生理解和掌握木炭及一氧化碳的還原性。
參考文獻
[1]義務教育教科書化學(九年級上冊)[M].北京:人民教育出版社,2012:122.
[2]王權,陳宇,寧曉強.一氧化碳還原氧化銅實驗的一體化設計[J].化學教育,2021(3):92-95.
作者：仇榮亞 李德前 單位：江蘇省鹽城市明達初級中學 江蘇省徐州市西苑中學