碳化糖还原氧化铜及其他金属氧化物的研究

田彦 白桂斌 张志宏

摘 要： 本文介绍了一种简便易行的替代初中化学教学中用木炭还原氧化铜的演示实验方法。即用蔗糖经浓硫酸脱水炭化以后的产物作为单质碳还原氧化铜和一些金属氧化物。

关键词：蔗糖；脱水碳化；还原氧化铜

实验步骤：

九年制义务教育初三化学课本中选用木炭还原氧化铜的演示实验来体现碳的还原性。但该实验要求的條件比较苛刻：要用新制的木炭，木炭与氧化铜的比例要恰当，混合物要求经过充分研磨，另外还需高温（酒精喷灯加热）。即使在这样的条件下，该实验演示的成功率也不高，这直接影响了课堂教学的效果。经过反复研究比较，我选择了蔗糖经浓硫酸脱水炭化以后的产物作为单质炭还原氧化铜和其他一些金属氧化物，可以在酒精灯加热的条件用较短的时间达到演示实验的要求。成功率较高而且效果明显。

实验步骤：

（1）碳化糖的制备：

称取20克蔗糖粉末，装入50毫升烧杯中，加水2至3毫升。搅动使蔗糖润湿。量取13毫升浓硫酸慢慢倾入烧杯中。搅动烧杯中混合物待蔗糖变黑后将玻璃棒垂直插入烧杯中央，蔗糖碳化体积膨胀形成疏松多孔的炭化糖。脱水后的炭化糖研细，用水浸泡10至15分钟，再用水冲洗三至四次，过滤后在干燥箱中烘干备用。这样处理可以除去除去炭化糖中残留的酸性物质和水分，其主要成分为碳。

（2）炭化糖还原氧化铜：

称取一定量炭化糖和氧化铜，配比为一比一至一比二之间。混合均匀后堆积于硬质试管底部。用酒精灯加热，一分钟左右试管中火花四溅，黑色堆积物形成一个红色的火球，同时放出大量气体，该气体使澄清石灰水变混浊。随后火球渐暗，出气速度减慢，反应结束。试管中的物质由黑色变为黄色，倒出黄色物质后试管壁上有光亮的黄色铜镜，现象十分明显，该实验反复多次均能成功。

（3）炭化糖还原其他金属氧化物：

除氧化铜外，用炭化糖还原氧化亚铁、三氧化二铁、氧化锌等金属氧化物效果也较好。

2.结论：

蔗糖经浓硫酸脱水而得到炭疏松多孔，具有较大的的表面积，一定程度上增加了碳的反应活性，使碳还原氧化铜的反应能够在酒精灯加热下在较短时间内完成。选用炭化糖代替木炭还原氧化铜其优点有二：一是用炭化糖还原氧化铜所需反应条件较为宽松，使用酒精灯加热即可，反应物的配比也不必太苛求。二是炭化糖还氧化铜所得产物的颜色为亮黄色。这与文献所报道的金属铜的颜色是相符的。而使用木碳还氧化铜其产物多为砖红色，这有可能是因混有氧化铜而是颜色变化。因此，在初三化学课堂教学中，用炭化糖代替木炭作还原氧化铜的演示实验，不仅效果明显，速度快，而且更具有说服力。

参考文献：

[1]《全国中学化学实验集锦》，浙江教育出版社，1987年，第7页。

[2]王允珉，《中学化学教学法》，华东师范大学出版社，1990年，270页

[3]舒元梯，《化学实验研究》，西南交通大学出版社，1994年，第99页。