化學(xué)教材中有關(guān)銅的綜合實驗的改進

佟艷秀

[摘? ?要]中學(xué)化學(xué)教材中的演示實驗多為裝置簡單、操作簡便、現(xiàn)象明顯的實驗，但大多沒有考慮到藥品節(jié)約及尾氣處理等問題。通過實踐研究，對幾個與銅有關(guān)的實驗進行改進，解決了濃硫酸與銅反應(yīng)的實驗中的尾氣處理問題;使銅鋅原電池中的負(fù)極不再產(chǎn)生干擾實驗現(xiàn)象的氣泡;讓乙醇的催化氧化實驗在封閉的環(huán)境中進行，避免了讓師生吸入有毒的乙醛。

[關(guān)鍵詞]實驗改進;綠色化學(xué);綜合實驗

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）05-0078-01

中學(xué)化學(xué)教材中的演示實驗多為裝置簡單、操作簡便、現(xiàn)象明顯的實驗，但大多沒有考慮到藥品節(jié)約及尾氣處理等問題。銅作為中學(xué)化學(xué)中的一種常見金屬單質(zhì)，在中學(xué)化學(xué)實驗中扮演著重要的角色，無論在高中化學(xué)必修1還是必修2的教材中都多次出現(xiàn)。筆者經(jīng)過認(rèn)真總結(jié)、對比、分析發(fā)現(xiàn)，與銅有關(guān)的幾個實驗或多或少存在一些不足，現(xiàn)針對這些不足進行如下改進。

一、濃硫酸與銅反應(yīng)實驗

濃硫酸與銅反應(yīng)的演示實驗是中學(xué)化學(xué)教材中用以解釋說明濃硫酸具有強氧化性的經(jīng)典實驗。人教版高中化學(xué)必修1第四章第四節(jié)實驗4-9的描述是：在一個帶有導(dǎo)管的膠塞側(cè)面挖一個凹槽，并嵌入下端卷成螺旋狀的銅絲。在試管里加入2 mL濃硫酸，蓋好膠塞，使銅絲與濃硫酸接觸，加熱。把放出的氣體通入品紅溶液或紫色石蕊溶液中。觀察現(xiàn)象。向上拉銅絲，終止反應(yīng)，冷卻后，把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，觀察溶液的顏色。

本實驗的設(shè)計存在如下缺陷：1.在膠塞側(cè)面挖凹槽不容易操作，凹槽大小不易把握，且從側(cè)面不容易拉動銅絲;2.產(chǎn)生的二氧化硫氣體沒有進行尾氣處理;3.容易發(fā)生倒吸;4.冷卻后，還要把試管里的液體慢慢倒入盛有少量水的另一支試管里，操作煩瑣，而且會有少量二氧化硫逸出，不符合綠色化學(xué)理念。

針對這些問題，筆者對實驗做了如下改進。

實驗步驟：1.按照裝置圖（如圖1）連接好儀器，并檢查氣密性;2.點燃酒精燈，開始實驗;3.向上拉銅絲，終止反應(yīng)，熄滅酒精燈;4.冷卻后，用盛有少量水的注射器吸收試管A中的少量溶液，慢慢倒立混合后觀察溶液顏色。

改進實驗的優(yōu)點：1.能夠進行尾氣處理且不會引起倒吸;2.膠塞易挖孔，密封性好，也更便于銅絲的拉動;3.不必拆裝置就能觀察到硫酸銅溶液的顏色——藍色。

二、銅鋅原電池實驗

銅鋅原電池實驗是中學(xué)電化學(xué)內(nèi)容的一個重要實驗，是學(xué)生學(xué)習(xí)、理解、掌握電化學(xué)的重要基礎(chǔ)知識。人教版高中化學(xué)必修2第二章第二節(jié)實驗2-4的描述是：將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接（導(dǎo)線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。

本實驗存在一個明顯的缺陷，即在原電池的負(fù)極——鋅片上總會有氣泡產(chǎn)生。這對學(xué)生正確理解原電池中正負(fù)極的現(xiàn)象及判斷產(chǎn)生極大的干擾。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要是鋅片不純。

要解決這個問題，只需將本實驗稍作改進即可。具體步驟如下：1.用U形管代替燒杯;2.在鋅片表面涂一層薄薄的凡士林用于隔絕鋅與稀硫酸的接觸。如此改進后的實驗可以明顯地看到連接電流表以后，銅片上冒氣泡而鋅片上沒有氣泡，學(xué)生可以直觀地感受到氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是在兩個電極上分別進行的。

三、乙醇的催化氧化實驗

乙醇的催化氧化實驗是乙醇學(xué)習(xí)的一個重要內(nèi)容，對于學(xué)生掌握醇的催化氧化規(guī)律以及認(rèn)識和理解醇的還原性有著重要作用。人教版高中化學(xué)必修2第三章第三節(jié)實驗3-3的描述是：向一支試管中加入3～5 mL乙醇，取一根10～15 cm長的銅絲，下端繞成螺旋狀，在酒精燈上灼燒至紅熱，插入乙醇中，反復(fù)幾次。注意觀察反應(yīng)現(xiàn)象，小心聞試管中的液體產(chǎn)生的氣味。

教材實驗存在如下欠缺：1. 實驗的可觀察性不強，現(xiàn)象不夠明顯;2. 采用聞氣味的方式不可靠，且乙醛有毒，會引起實驗師生的不適，不符合綠色化學(xué)理念;3. 沒有檢驗副產(chǎn)物——水。

針對以上問題，筆者的改進裝置如圖2所示。

實驗步驟：1.按照裝置圖連接好儀器，并檢查氣密性;2.點燃酒精燈，開始實驗，當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的銅絲由紅變黑又變紅時，輕輕推動注射器，看到銅絲又變黑;3.反復(fù)多次實驗，直到將注射器內(nèi)的空氣推盡，熄滅酒精燈，終止反應(yīng);4.將裝有新制氫氧化銅懸濁液的試管放在酒精燈上加熱，觀察現(xiàn)象。

改進實驗的優(yōu)點：1.裝置簡單，操作簡便，現(xiàn)象明顯，并可以檢測出副產(chǎn)物是水;2.整套裝置在密閉環(huán)境中進行，安全無毒;3.對乙醛的檢驗現(xiàn)象明顯，可靠性強。

（責(zé)任編輯? ? 羅? ? 艷）