改進(jìn)“木炭還原氧化銅”實(shí)驗(yàn)

嚴(yán)昌帝

人教版義務(wù)教育教科書(shū)《化學(xué)》九年級(jí)上冊(cè)第六單元課題1中“木炭還原氧化銅”演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生是從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中初次接觸還原反應(yīng)的，該實(shí)驗(yàn)在整個(gè)化學(xué)學(xué)習(xí)中是一個(gè)很重要的實(shí)驗(yàn)，也是初中階段一個(gè)疑難問(wèn)題實(shí)驗(yàn).如果教師只是一味地照本宣科，即按照教材所提供的實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)計(jì)方案及操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一般得不到教材所描述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯，達(dá)不到驗(yàn)證碳的還原性和有效教學(xué)的目的.此實(shí)驗(yàn)的成功涉及很多因素，包括氧化銅與木炭粉的純度、兩者質(zhì)量比、干燥程度、是否混合均勻、分布厚薄、加熱溫度等.如何使實(shí)際操作既簡(jiǎn)單，又快速觀察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？現(xiàn)就該實(shí)驗(yàn)結(jié)合近年的教學(xué)實(shí)踐談?wù)勛约旱淖龇?

一、剖析教材實(shí)驗(yàn)

教材中該實(shí)驗(yàn)是將剛烘干的木炭粉末和氧化銅粉末混合均勻，鋪放進(jìn)試管加熱來(lái)進(jìn)行的.比較多的教師，在實(shí)際操作該實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，對(duì)藥品規(guī)格、比例、用量及如何裝藥把握不好，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，或難成功，甚至失敗.具體原因分析：

對(duì)藥品的規(guī)格、用量及比例不作出具體指導(dǎo).教材上沒(méi)有指出該實(shí)驗(yàn)是使用工業(yè)純、化學(xué)純還是分析純的氧化銅粉末，而實(shí)驗(yàn)室工業(yè)純、化學(xué)純的藥品較普遍，自然而然就會(huì)使用這些藥品.在藥品用量上及參考比例也沒(méi)有明確數(shù)量.

用酒精燈（可加網(wǎng)罩以使火焰集中并提高溫度，最好使用酒精噴燈）加熱.顯得有些煩瑣且難以把握.

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯.木炭和氧化銅的顏色都是黑色，還原后銅的顏色是紅色，本來(lái)是很容易分辨的，但黑色氧化銅粉末還原成紅色的金屬銅，由于還原產(chǎn)生的量少，難以觀察.特別是當(dāng)木炭粉或氧化銅粉末過(guò)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)生成銅粉的紅色都會(huì)被黑色所覆蓋，很難觀察到銅粉的真正顏色，可能造成學(xué)生對(duì)教材的質(zhì)疑.

反應(yīng)結(jié)束后，必須等試管完全冷卻后才能把混合物從試管中倒出觀察，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象延后且耗時(shí)，影響學(xué)生參與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的熱情.

二、闡述改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后成功率高，現(xiàn)象非常明顯，有銅鏡效果，能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主探究能力.

2.實(shí)驗(yàn)要領(lǐng)

（1）藥品純度要高.從反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)中得知：如果用工業(yè)純或化學(xué)純的藥品，效果不夠理想，最好是用分析純氧化銅，藥品純度高.

（2）藥品用量及比例要恰當(dāng).木炭與氧化銅的質(zhì)量比應(yīng)控制在1∶9，從理論上計(jì)算，其質(zhì)量比應(yīng)為1∶13，考慮到有部分木炭與試管中氧氣反應(yīng)，會(huì)有一些一氧化碳產(chǎn)生，提高了木炭粉用量.混合總量以2g左右為宜.

（3）藥品干燥、研細(xì)，混合要均勻.將兩種粉末分別烘干，混合，研磨（越細(xì)越好）.將氧化銅粉和炭粉兩種物質(zhì)研磨得很細(xì)且均勻.

（4）藥品分布得薄且均勻.將混合均勻的混合物裝入試管底部后，用膠頭滴管滴加少量高濃度乙醇剛好浸潤(rùn).持平試管輕輕旋轉(zhuǎn)，使混合物薄薄地、均勻地敷在試管下部的內(nèi)表面.隨著乙醇的揮發(fā)，混合物固定在試管內(nèi)表面.

（5）加熱.將試管固定在鐵架臺(tái)上，先預(yù)熱，然后用酒精燈（也可用酒精噴燈）穩(wěn)定的外焰垂直加熱 ，注意防止風(fēng)力影響火焰跳動(dòng)，到試管內(nèi)有明顯的現(xiàn)象——大片暗紅色物出現(xiàn)時(shí)，繼續(xù)加熱，一般會(huì)出現(xiàn)銅鏡效果.然后撤出導(dǎo)氣管，便可觀察.

3.實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）操作簡(jiǎn)便.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)注重藥品純度、混合均勻等方面細(xì)節(jié)，并沒(méi)有增加該實(shí)驗(yàn)的難度，容易操作.

（2）節(jié)約藥品.由于明確了藥品使用量，避免了藥品越多效果越好的貪多心理，明顯節(jié)約藥品.

（3）現(xiàn)象明顯.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)基本能達(dá)到兩種反應(yīng)物剛剛反應(yīng)完，沒(méi)有黑色反應(yīng)物剩余，不會(huì)影響生成物金屬銅的顏色，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯.

（4）成功率高.按照教材演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，基本不成功，或失敗.2011年上年我?；瘜W(xué)教師唐老師利用該實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的技術(shù)參加縣化學(xué)教師現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)技能賽，以銅鏡效果斬獲第一.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)隨時(shí)隨地成功，成功率顯著提高.

4.實(shí)驗(yàn)意義

（1）用改進(jìn)的思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí).有些實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單改進(jìn)后，效果可能很明顯，這有利于促進(jìn)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手，解決學(xué)習(xí)、生活中的實(shí)際問(wèn)題.同時(shí)，如果在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，這樣對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)也是有深遠(yuǎn)影響的.

（2）用有效的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯與否，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度至關(guān)重要.

三、反思

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，不僅可以幫助教師順利完成教學(xué)任務(wù)，取得更好的效果，還可明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，不僅僅要考慮實(shí)驗(yàn)的成功與否，更重要的是教學(xué)的成功與否，即能否達(dá)到預(yù)期效果：培養(yǎng)學(xué)生在探究活動(dòng)中的科學(xué)素質(zhì)，特別是創(chuàng)新素養(yǎng)，讓學(xué)生領(lǐng)悟創(chuàng)新來(lái)源于生活，來(lái)源于實(shí)踐.