巧用铅笔芯改进“木炭还原氧化铜”实验

摘要

人教版化学九年级上册第六单元课题1木炭还原氧化铜演示实验存在成功率低、耗时长、现象不明显等问题。为解决问题，巧用铅笔芯代替木炭还原氧化铜，并采用直角导管作为反应容器进行实验，可增强实验的操作性、缩短实验时间和提高成功率。

Graphical abstract

关键词

木炭还原氧化铜 / 实验改进 / 铅笔芯

人教版化学九年级上册第六单元课题1的演示实验6-2为“木炭还原氧化铜”^［1］，在具体的实验演示过程，因为该实验存在失败率较高、耗时较长和实验现象不明显等问题，所以不少教师会采用观看视频的方法带领学生学习相关知识。

从学生的学习视角看，该实验是学习金属的冶炼以及还原反应等实验的基础性知识，如果不进行实验演示，就难以发挥实验教学的教育价值。基于此，笔者对该实验的方式方法进行必要的改进，以期提高实验演示的成功率。

1 创意来源

查阅文献并结合教学实践经验，笔者得出影响该实验成功率的可能原因主要有以下几点。

（1） 反应物接触面积的大小；

（2） 反应物的干燥程度；

（3） 反应物的投料比^［2］。

有学生提出，常见的2B铅笔芯含有石墨，且铅笔芯的石墨具有干燥、细小和表面积较大的优点，是否可以使用铅笔芯代替木炭来还原氧化铜呢？

2 改进思路

采用5根棒状的2B铅笔芯或其粉末（约0.22 g）代替木炭与2.2 g氧化铜粉末混合并加热，其中混合比例的标准按照质量比1∶10^［3］进行操作。

因为采用的药品剂量较少，所以使用带胶塞的直角导管来代替试管和导管，以便快速组装实验装置。

3 实验用品

2B铅笔芯、氧化铜粉末、澄清石灰水、电子秤、称量纸、小试管、直角导管、铁架台、酒精灯、研钵、药匙、胶头滴管的胶塞、木垫。

4 实验装置

改进后的木炭还原氧化铜实验装置如图1所示。

5 操作步骤及实验现象

（1） 操作步骤。

用纸槽将2.2 g氧化铜粉末送入直角导管一端的中部，再用镊子将5根棒状2B铅笔芯置于氧化铜粉末上，塞上胶塞；将直角导管盛有反应物的一端横向固定在铁架台上（带胶塞的一侧要略高于另一侧），使直角导管的另一端竖直向下，调整至合适高度即可；将下端导管插入盛有澄清石灰水的小试管中，点燃酒精灯，预热后对药品处进行集中加热。

（2） 实验现象。

约100 s后，即可观察到澄清石灰水变浑浊，同时黑色固体部分转变为光亮的红色固体。

若改用2B铅笔芯的粉末进行上述实验，则约70 s后即可见到上述现象。

6 改进优点

（1） 市售的2B铅笔芯原料易得，且可直接使用，无需烘干等处理，有利于激发学生实验探究的兴趣和热情。

（2） 实验装置简单，操作简便，可大幅缩减演示实验时间，提高课堂效率，并适用于学生分组实验。

（3） 实验现象明显，可视化好，成功率高。

（4） 对比棒状2B铅笔芯与粉末状2B铅笔芯的实验效果，有利于培养学生从多个视角进行实验探究，具有教学的启发性和创新性。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙.义务教育教科书化学九年级上册［M］.北京：人民教育出版社，2012.

[2] 庄晓松，王祖浩.木炭还原氧化铜的最佳实验条件研究［J］.实验教学与仪器，2021，38（05）：14-18.

[3] 刘车.木炭还原氧化铜实验的分析与改进［J］.化学教与学，2020（05）：96-97，29.

基金资助

深圳光明区2022年度课题“双减背景下促进学与教的初中化学作业设计实践研究”(GMYB202246)