一氧化碳还原氧化铜或氧化铁

一氧化碳还原氧化铜或氧化铁

初中化学课本有CO还原CuO的实验，高中化学课本有CO还原Fe₂O₃的实验，但实验装置麻烦，课前准备和课堂演示实验费时较长，实验时不够安全，未反应的CO直接排放在空气中，会污染环境、损害师生的健康。所以对该实验进行了四点改进：一是在试管中用甲酸和浓硫酸制取CO。二是用水浴加热甲酸和浓硫酸的混合物。三是用在酒精灯上加热螺旋状铜丝的方法制取CuO代替CuO粉末，用生锈的铁丝代替Fe₂O₃粉末。四是为减少环境污染将尾气点燃，实验结束后用冷水冷却甲酸与浓硫酸的混合物。改进后的实验操作方便、现象明显、安全可靠、减少污染，演示实验的时间比课本上的方法可节省一半。

准备工作：将从细导线中抽出（去塑料包皮）的多股铜丝10厘米绕成螺旋状，用镊子夹住在酒精灯火焰上灼烧片刻，亮紫红色的铜丝表面便生成一层黑色的CuO。若作CO还原Fe₂O₃的实验，可预先把生锈的干燥的铁丝卷成螺旋状备用。

操作过程：先将表面有CuO的铜丝，用一根细铜丝系着，放入A管一边的玻璃导管中，用橡皮管与B管一边上方的导管连接好，使螺旋状铜丝恰好位于B管一边下方导管口的上方，再将澄清石灰水加入B管中，最后在A管中先加入10ml浓硫酸，再加入5ml甲酸并在C锥形瓶内加入约80℃的热水，在D锥形瓶内加入冷水，按照上述装置图安装好全套装置。因A管中的混合物被热水加热，反应速度越来越快，生成的CO气体从澄清石灰水中冒出，石灰水不变浑浊，黑色的CuO或红褐色的Fe₂O₃颜色不变。一分钟后，将酒精灯火焰接触排放尾气的管口，导管口有浅蓝色火焰，这是CO在燃烧，将酒精灯火焰对准螺旋铜丝固定加热，约一分钟，发现石灰水逐渐变浑浊，原来表面有黑色CuO铜丝逐渐变为亮紫红或原表面有红褐色Fe₂O₃的铁丝逐渐变为黑色。

实验装置图

当金属丝完全变色后，将A、B管连同导管一起拔出，对调位置，即将A管塞入D锥形瓶冷水中，将B管塞入C锥形瓶的热水中，由于甲酸与浓硫酸的混合物被冷水降温反应慢慢停止。

三点说明：

①甲酸与浓硫酸的反应是：

①式是甲酸与浓硫酸共热脱水而制得CO，而②式是甲酸加热到160℃以上，则分解成CO₂和H₂。若用酒精灯直接加热，温度一般在100℃以上，因此，尽管CuO和Fe₂O₃会被还原，但那是H₂的作用，决不是CO的作用，同时澄清的石灰水在一开始就会变浑浊。用80℃左右的热水加热，则可保证反应按①式进行。

②反应结束时，将A、B试管对调，在冷水作用下：产生CO气体速度渐渐变慢既能保证热的铜丝在还原气中渐渐冷却，防止被空气中的氧气氧化，又可有效地避免环境污染。

③螺旋状铜丝从导管中通过一根细铜丝方便的取出后，可继续使用。