手机版|
二维码|
氢气还原氧化铜，是化学实验课中经典的氧化还原反应。氢气在反应中作为还原剂，失电子和氧化铜中的氧结合生成氧化产物——水；氧化铜作为氧化剂，得电子失去氧，得到单质铜。
氢气在常态下是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体。氢气是世界上已知的密度最小的气体，氢气的密度只有空气的1/14，即在0 ℃时，一个标准大气压下，氢气的密度为0.0899 g/L。所以氢气可作为飞艇、氢气球的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。氢气是相对分子质量最小的物质，主要用作还原剂。
现在工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气分子可以进入许多金属的晶格中，造成“氢脆”现象，使得氢气的存储罐和管道需要使用特殊材料（如蒙耐尔合金），设计也更加复杂。医学上用氢气来治疗部分疾病。
一、氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水，对环境不产生任何污染。相反，以汽油，柴油为燃料的车辆，排放大量氮氧化物、四乙基铅[Pb(C2H5)4]，会导致酸雨，酸雾和严重的铅中毒。更重要的是，废气中还含有3，4-苯并芘的强致癌物质，污染大气，危害健康。现世界各国对以氢为新型能源的研究颇为重视。日本于1984年5月24日在富士高速公路以每小时200千米速度首次试车（以氢为燃料）成功。
二、资源丰富。以水为原料，电解便可获得。水资源在地球上相对主要燃料石油，煤也较丰富。
三、热值高。氢燃烧的热值高居各种燃料之冠，据测定，每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J，为石油热值的3倍多。因此，它贮存体积小，携带量大，行程远。
氢气要安全储藏和运输并不容易，它重量轻、难捉摸、扩散速度快，需低温液化，会导致阀门堵塞并形成不必要的压力
氧化铜（CuO）是一种铜的黑色氧化物，略显两性，稍有吸湿性。相对分子质量为79.545，密度为6.3～6.9 g/cm3，熔点1326℃。不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解，能与强碱反应。氧化铜主要用于制人造丝、陶瓷、釉及搪瓷、电池、石油脱硫剂、杀虫剂，也供制氢、催化剂、绿色玻璃等用。
以铜灰、铜渣为原料经焙烧，用煤气加热进行初步氧化，以除去原料中的水分和有机杂质。生成的初级氧化物自然冷却，粉碎后，进行二次氧化，得到粗品氧化铜。粗品氧化铜加入预先装好1：1硫酸的反应器中，在加热搅拌下反应至液体相对密度为原来的1倍，pH值为2～3时即为反应终点，生成硫酸铜溶液，静置澄清后，在加热及搅拌的条件下，加入铁刨花，置换出铜，然后用热水洗涤至无硫酸根和铁质。经离心分离、干燥，在450℃下氧化焙烧8h，冷却后，粉碎至100目，再在氧化炉中氧化，制得氧化铜粉末。
氢气还原氧化铜的实验原理是氢气与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水。实验开始时，由于氢气具有可燃性，为防止点燃酒精灯时，使氢气与空气的混合气体发生爆炸，应先通入氢气，先将试管中的空气排出，然后再点燃酒精灯加热；实验结束时，为防止生成的铜在高温下再次被氧化，应先熄灭酒精灯，停止加热，然后继续通入氢气至试管冷却．
因此氢气还原氧化铜的步骤是：通入氢气→加热→停止加热→停止通入氢气．
