“木炭还原氧化铜”实验的一体化设计.pdf
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1、实验教学教育与装备研究2023 年第 8 期4 黄媛,柯志超,黄丹青.新型电解水实验装置的研制与应用J.化学教与学,2020(5):94-95,54.5 黄海燕,王泽安.电解水小型实验装置的设计J.化学教学,2021,43(8):72-75.6 LING Y,CHEN P,LI J,et al.Using image recogni-tion and processing technology to measure the gas volume in a miniature water electrolysis device con-structed with simple materials
2、 J.Journal of Chemi-cal Education,2020,97(3):695-702.7 刘厦,刘畅,李楠,等.智能手机应用于便携式检测技术的研究进展J.分析试验室,2017,36(1):120-124.8 陈静,陈懿.氢氧燃料电池演示实验的改进J.化学教学,2022,44(4):74-78.9 钱莉,丁伟.利用手持技术探究石墨电极电解水的实验J.化学教育(中英文),2020,41(13):96-100.10 KIM K,PAIK S-H,RHEE C K.Water electrolysis accompanied by side reactions J.Journal
3、of Chemical Education,2021,98(7):2381-2386.11 栾万利,张乃东,朱正江.双阳极氧化与日光/派生过硫酸盐氧化复合降解刚果红J.化工学报,2012,63(4):1234-1242.12 ZHANG G,WEN M,WANG S,et al.Insights into electrochemical behavior and anodic oxidation pro-cessing of graphite matrix in aqueous solutions of so-dium nitrate J.Journal of Applied Electroc
4、hemis-try,2016,46(12):1163-1176.(责任编辑:加顺花)“木炭还原氧化铜”实验的一体化设计叶 兰尹兆兰摘要:遵循实验改进的科学原则,立足教学实际,对文献中“木炭还原氧化铜”的实验改进从实验药品、实验器材、实验环境三个角度,总结出该实验成功的最佳条件是:使用打印机墨盒中残余的碳粉、用脱脂棉卷成粗棉条作灯芯、用浓度为 95%的酒精作燃料、用玻璃丝增大反应物接触面积、控制好碳粉和氧化铜质量比为 1 10.6 左右。该实验装置的一体化设计,操作简单,耗时短,安全环保,整个实验体现绿色化学理念,提升了实验教学效果。关键词:木炭还原氧化铜;反应物质量配比;实验最佳条件;一体化设
5、计中图分类号:G434文献标识码:A叶兰,湖南省长沙市雨花区教育科学研究所仪器管理中心主任、化学教研员;尹兆兰,湖南省长沙市长郡雨花外国语学校,一级教师。本文为湖南省重点资助规划课题“基于深度学习区域推进课堂教学转型的实践研究”(课题批准号:ND211502)项目研究成果。一、实验主要疑难点及原因分析(一)教材实验反应条件苛刻木炭还原氧化铜的反应:2CuO(s)+C(s)=2Cu(s)+CO2(g),H=-93.5kJ/mol。该反应是放热反应,是熵增反应,可自发进行1。从热力学角度分析,该反应在常温下就能进行,但从动力学角度分析,该反应需要的活化能较高,根据阿伦尼乌斯公式 K=Ae-Ea/R
6、T可知,通过提高反应初始温度可促使反应加速进行。为增加活化分子百分数,本反应所需的温度至少需要达到 6002以上。如需快速达到该温度要求,则需使用酒精喷灯,但酒精喷灯的高温易使普通玻璃试管熔化变形,就算将普通试管换成硬质玻璃管,如若加热时间过长,硬质玻璃管也会出现熔化现象。且实验时教师须不停地移动092023 年第 8 期教育与装备研究实验教学酒精喷灯,易使学生注意力分散,导致不注意观察试管内固体颜色的变化。(二)现象不明显教材实验反应物表面积小,粒子有效碰撞概率低,反应速率慢,且反应需要的温度较高,普通酒精灯达不到该实验的温度要求,即使使用加网罩的酒精灯3,也需要较长时间,不利于课堂教学。并
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