木炭还原氧化铜课程论文Word文档下载推荐.docx
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正交实验表探讨实验优化条件。
通过对影响碳还原氧化铜实验诸多因素的初步分析本着既要操作简便规范适合初中课堂演示,又要保证100%成功率的原则,设计如下因素水平表(表1)
表1
碳和氧化铜的质量比
mc:
mcu
活性炭干燥时间
混合物研磨时间
反应器
1
A1(1:
7)
B1(不干燥)
C1(5min)
D1(无网罩)
2
A2(1:
10)
B2(0.5h)
C2(10min)
D2(细网罩)
3
A3(1:
13)
B(1.0h)
C3(15min)
D3(粗网罩)
3仪器与试剂
3.1仪器
试管(18*180,9支);
酒精灯;
酒精灯罩(粗网罩、细网罩各一个);
烧杯(100mL);
带导管的胶塞;
研钵;
火柴;
铁架台(含铁夹)
3.2试剂
木炭、氧化铜、澄清石灰水
4实验部分
4.1木炭的预处理将木炭在100℃的恒温烘箱中烘半个小时,然后按要求分别取适量研磨5min,10min,15min,再称量。
将木炭在恒温烘箱中分别烘半个小时,一个小时,放入干燥器中备用。
4.2检查装置的气密性如图1安装好装置,用手捂住试管,观察导管口处发现有气泡冒出,松开试管稍等片刻,观察导管口发现导管口发现有水柱产生。
4.4反应物的称取按要求称取2.0g反应物,并充分混合。
4.5实验过程
按表2实验顺序进行试验。
列号
木炭干燥时间
试验号
1
A1
B1
C1
D1
B2
C2
D2
B3
C3
D3
4
A2
5
6
7
A3
8
9
实验1:
将2g反应物(mc:
mcu为1:
7,木炭不干燥,混合物研磨时间5min,无网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
先用酒精灯预热,然后用外焰加热,观察反应物的颜色变化以及澄清石灰水的变化情况。
待反应进行2-3min后,关闭止水夹,撤去酒精灯,冷却后将反应物取出观察并打分。
实验2:
7,木炭干燥0.5h,混合物研磨时间10min,细网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验3:
7,木炭干燥1.0h,混合物研磨时间15min,粗网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验4:
10,木炭不干燥,混合物研磨时间10min,粗网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验5:
10,木炭干燥0.5h,混合物研磨时间15min,无网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验6:
7,木炭干燥1.0h,混合物研磨时间5min,细网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验7:
7,木炭不干燥,混合物研磨时间15min,细网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验8:
7,木炭干燥0.5h,混合物研磨时间5min,粗网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
实验9:
7,木炭1.0h干燥,混合物研磨时间10min,无网罩)放入试管底部,压实,按图1安装装置。
5结果与讨论
5.1实验结果的记录与处理
5.1.1实验结果记录
表3实验结果记录
序号
试管内现象
烧杯内现象
评分
大部分光亮Cu
变浑浊
80
88
89
全部光亮Cu,稍有CuO、Cu2O
90
93
无光亮Cu,大部分为CuO
85
83
表4实验结果评分标准
实验结果
评分结果
全部光亮Cu,无CuO、C和Cu2O
100
90-99
80-89
小部分光亮Cu
70-79
60-69
表5正交试验法探究木炭还原氧化铜实验结果的处理
影响因素
结果评分
mcu(A)
木炭干燥时间(B)/h
混合物研磨时间(C)/min
1:
酒精灯
0.5
10
酒精灯加细网罩
15
酒精灯加粗网罩
13
K1
257
258
256
253
K2
271
263
259
270
K3
265
268
262
k1
85.7
86
85.3
84.3
k2
90.3
87.7
86.3
k3
85.7
88.3
89.3
87.3
极值R
4.6
2.3
5.7
主次顺序
D>
A>
C>
B
优水平
优组合
A2B3C1D2
5.2实验结果讨论
5.2.1反应物质量比对实验结果的影响
由化学方程式计算,碳和氧化铜的质量之比为1:
13.3,在实际操作中,为得到较好效果不能按照这个比例进行实验。
但是比例过高,氧化铜不能完全反应,现象不明显;
比例过低,碳粉有剩余,遮盖了铜的紫红色,需要一个适宜的比例范围。
本次实验所取范围为1:
(7-13),实验结果表明铜的质量比为1:
10效果最好。
5.2.2木炭干燥程度对实验结果的影响
木炭在恒温干燥,干燥可以除去水分使碳脱附增加其化学活性,实验证明,干燥时间越长,即干燥程度越高,使得碳活性越高,则实验效果越好。
5.2.3研磨时间对实验结果的影响
研磨时间影响的是木炭的颗粒大小,进而影响的是反应物的接触面积。
实验证明研磨时间越长,木炭颗粒越小,混合物的接触面积充分,反应进行的程度越高,效果越好。
5.2.4温度对实验结果的影响
对于酒精灯来说,不加罩的酒精灯、加上粗网罩、加上细网罩,其火焰温度依次升高,对于本实验来说高温易于引发反应且实验证明,用加上细灯罩加热的实验组效果比较明显。
5.3结论
对于木炭还原氧化铜实验,探究结果表明碳和氧化铜的质量之比为1:
10、加热温度越高(加细灯罩)、木炭干燥程度越高、研磨越充分效果越好。
5.4讨论
实验极值较小,表明各水平实验效果相差不明显,可能原因是对于研磨时间因素,可能由于研磨不是同一个同学研磨所致,致使差别不大。
可能是由于研磨过程中木炭在空气中吸水,还可能是灯罩老化不能很好聚集火焰温度等
6参考文献
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北京:
人民教育出版社,2006:
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[2]刘怀乐著.中学化学实验与教学研究.重庆:
西南师范大学出版社,1996:
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西南师范大学出版社,2002:
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[5]钱亚兵,鲍正荣.实验教学与仪器,2003,(9):
15-17
[6]郝金声,余跃东,周进康.中学化学教学参考,2005,(5):
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[7]贾玉江,贾华娜.中学化学教学参考,2005,(1,2):
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[8]杨绍武.化学教育,2009,30(4):
72
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