隔爆灯指导老师：肖常磊 实验评分：
同组成员：曾丹瑜 20132401067
一、探究问题的提出
氢气还原氧化铜的演示实验，在中学化学教学中是十分重要而又难度较大的内容。其最佳效果是反应后能在试管底部附着一层光亮的铜镜。但由于实验条件控制方面的问题，在课堂上，教师常常因时间所限，只能将反应的中间产物——砖红的氧化亚铜误作金属铜展示给学生。师专学生在进行教育实习时，课堂上也常常不能得到附着在试管底部的铜镜，而是粉末状、砖红的氧化亚铜。如何在课堂上能快捷、成功地演示氢气还原氧化铜的实验呢？笔者将就影响氢气还原氧化铜实验最大的因素——氧化铜的用量和使用方法作一研讨。
二、爆破片问题的解决设想
分析：
、氢气还原氧化铜实验未能直接得到光亮的铜原因可能有两点：一，氧化铜为固体粉末，与氢气反应，反应需在固相、气相两相间进行，难度较大；二，铜的状态是粉末状，细小颗粒因吸光较多而观察不到铜单质的光亮颜；三，氧化铜粉末量较多，难于被完全还原成铜，大部分被还原成氧化亚铜，铜单质含量较低，故主要呈氧化亚铜的砖红。
、实验时间较长，不利于中学课堂演示。猜想：氢气还原氧化铜，氧化铜粉末堆积，中间的氧化铜与氢气接触不完全，导致反应速率慢，所需时间长。
解决设想：
1、 锌粒的选择： 不宜用纯锌，因为纯锌与酸的反应速度较慢，相同质量的锌粒，圆粒的锌跟酸接触的面积要小于不规则形状的锌粒。所以最好选用纯度不高、形状不规则的锌粒。
2、 稀硫酸的浓度： 实验表明，氢气还原氧化铜实验中，若用稀硫酸制备氢气，硫酸的浓度以 20%或3mol·L-1为宜。低于这个浓度，反应速度太慢；高于这个浓度，锌粒会钝化，反应速度也慢。若用盐酸，浓度以5mol·L-1为宜。
3、 氢气的净化： 锌和稀硫酸作用后，气体中会含有少量水分,会影响实验效果，应除去。所以，应将制得的氢气通过干燥剂氯化钙，便可得到较纯净的氢气。
4、 氧化铜的用量及使用方法： 实验表明，氧化铜用量以涂抹在试管中形成一圈薄层为宜。太少，产生的铜镜面积太小；太多，产生铜镜需要的时间太长，不宜在课堂上演示。氧化铜可选用市售的氧化铜粉末，也可加热分解硝酸铜和氢氧化铜来制备。
三、实验设计方案
实验装置图
准备工作：
按照装置图安装好启普发生器，检查装置气密性。
往启普发生器内加入约15g锌粒，注意不要让锌粒漏到半球体中。为此，可在球体与半球体之间加一带小孔的橡皮圈。在球形漏斗中加入250mL 1:4的硫酸溶液（往硫酸溶液中滴加几滴2mol/L硫酸铜溶液），待用。
干燥管内置满干燥剂。先在球内出气口铺置一层脱脂棉，然后置入干燥剂（如氯化钙等），不要压实，再塞一层脱脂棉。
（一）方案一
直接涂抹市售的氧化铜：事先在氧化铜粉末中加少量水，调成糊状，用玻璃棒使之均匀地、薄薄地紧附于试管底部内壁，通入验纯后的氢气，加热，5分钟后有铜镜产生。加热时要不停地移动，以免试管炸裂。此法虽然得到铜镜时间较长，但使糊状氧化铜均匀分布于试管底部易于控制。
将氧化铜粉末用水稀释成糊状，用玻璃棒蘸取糊状的氧化铜，直接在试管内壁上涂约占试管长度1/4的氧化铜涂层一周，晾干。
膜分离装置经过纯化的氢气通入涂有氧化铜的试管内，待排尽试管中空气后，点燃酒精灯，加热试管外壁，加热过程中缓慢转动试管。 频率补偿电路
（二）方案二
加热硝酸铜制取氧化铜：取约 5ml 硝酸铜饱和液，加热使硝酸铜分解生成黑氧化铜。冷却，由于加热硝酸铜分解制得的氧化铜活性极好，所以通入氢气后加热2分钟后，新鲜的氧化铜便被还原成铜，铜镜在试管底部形成。此法铜镜产生得快，现象明显。但若将整个实验过程全部在课堂上完成，时间不够，且反应产生的 NO2气体对学生伤害很大。所以最好在课前就将硝酸铜加热分解制得氧化铜，这样一则可以节省时间，二则可避免分解硝酸铜产生的二氧化氮气体在课堂上排放。
用硝酸铜自制氧化铜。向洁净试管中滴入2~3滴饱和硝酸铜溶液（或加入少量研细的硝酸铜晶体）边加热边稍稍转动，使硝酸铜均匀附着在试管内壁上，继续加热。由于硝酸铜分解，在试管内壁上附着一层黑的氧化铜。
开启启普发生器处的止水夹，制取氢气。氢气进入小试管，估计小试管内空气排尽后，点燃酒精灯，加热氧化铜。用氢气还原氧化铜后，可得到光亮的铜镜。 当氧化铜完全被还原后，先熄灭酒精灯，继续通入氢气至冷却，然后停止通入氢气。
（三）方案三
加热分解氢氧化铜制备氧化铜：取2ml硫酸铜饱和液与4ml氢氧化钠饱和液作用，将产生的混浊液离心分离后，用玻璃棒蘸取少许分离后的氢氧化铜糊状物，在试管内壁底部涂成一均匀薄环，加热，待蓝的氢氧化铜变为新鲜的、高活性的氧化铜后，冷却通入氢气后加热，2 分钟后光亮的铜环便在试管底部形成。此法产生铜镜时间短、效果好又没污染，但整个实验繁琐，课堂上不能完成，最好在课前将氧化铜预先制好。 以上试剂的选择和方法的使用，主要是为了达到两个目的——产生有效而强大的氢气流和在试管底部形式一均匀的氧化铜薄层。只要这两种条件具备了，氢气还原氧化铜的铜镜就能快速地形成。
用氢氧化铜自制氧化铜。向洁净试管中涂抹一层糊状氢氧化铜薄层边加热边稍稍转动，使氢氧化铜均匀附着在试管内壁上，继续加热。
开启启普发生器处的止水夹，制取氢气。氢气进入小试管，估计小试管内空气排尽后，点燃酒精灯，加热氧化铜。用氢气还原氧化铜后，可得到光亮的铜镜。 当氧化铜完全被还原后，先熄灭酒精灯，继续通入氢气至冷却，然后停止通入氢气。
四、实验过程记录
实验装置
方案一 氧化铜糊状物涂层 方案二 硝酸铜制备氧化铜
方案三 未离心糊状氢氧化铜 方案三 离心后下层糊状氢氧化铜
直接加热糊状氧化铜
破碎机锤头铸造工艺
普通注塑机射咀头加热硝酸铜制取氧化铜
加热硝酸铜制得的氧化铜
五、相关问题探讨
、由实验结果可知，本次进行的氢气还原氧化铜改进实验取得较满意效果。
首先，氧化铜被还原成铜单质，出现铜镜，实验现象明显，且反应速率快，用时短，实验成功率高，用水湿润的氧化铜做涂层制得铜镜成功率几乎为百分百，便于在中学课堂上演示实验并取得成功。其次，氧化铜用量少，极大地减少了实验药品的浪费。最后，由于去除氢气除杂纯化装置后，得到的铜镜与经过纯化步骤所得铜镜无明显差别。故以后进行此实验可去除氢气纯化步骤，简化实验装置。
