注重實驗探究 強化能力培養

[關鍵詞]化學教學；“HNO₃的化學性質”；實驗探究

[中圖分類號]G633.8 [文獻標識碼]C

[文章編號]1004－0463(2011)03(B)－0091－01問題的提出

稀HNO₃能與Cu在常溫下反應生成無色的NO氣體，而NO氣體很不穩定，在空氣中易被氧化為紅棕色的NO₂氣體。課本設計的試管實驗不能很好地觀察到無色NO氣體的生成，而且造成氮的氧化物的隨意排放。如何驗證NO的生成及其氧化過程，同時盡量避免環境污染呢?

實驗探究

為了探究稀HNO₃能與Cu反應生成無色的NO氣體，設計了如下圖所示的裝置。

實驗用品：自制的兩邊不等高的U形管，分液漏斗，單孔橡膠塞，鐵架臺(帶鐵夾)等。

實驗藥品：銅絲，稀硝酸，氫氧化鈉溶液。

設計思路：根據以下一系列問題的設計，引導學生分組探究。

1 裝置氣密性檢驗。如圖安裝好所有儀器，關閉分液漏斗活塞，打開閥門，從U形管長端向內注入水，使U形管兩邊形成液面差，如果液面差能夠維持一段時間不變化，證明這套裝置氣密性好，否則需要調整。

2 向u形管中注入稀HN03溶液，兩位同學有不同的操作順序，采取哪一種較好呢?第一種，先連接好分液漏斗等儀器，打開閥門，再從長管口加入反應液至短管處。這樣的操作方法我們稱之為“排(空)氣加液法”。第二種，先加反應液至短管處，后接分液漏斗等儀器。

學生探究結果：第一種“排氣加液法”要求單孔塞上的分液漏斗的下端管口必須與膠塞底部相平，否則反應液不能排凈U形管短管處的空氣，致使短管處收集的氣體中混有空氣，不能觀察到純凈的氣體產物，進而不能驗證反應產生的氣體成分。第二種容易發生反應液溢出或者短管處留有空氣不能排凈等問題。相比之下，第一種安全穩妥，效果好。

3 將U形管短管處充滿稀HNO₃的原因是：防止反應生成的NO氣體被空氣中的O₂氧化為NO₂氣體。

4 實驗中HNO₃與Cu反應能否自動停止?隨著反應生成的氣體增多，壓強增大，液面下降，當液面脫離銅絲時，反應停止。銅絲的長度決定著產生氣體的體積，鑒于分液漏斗的容積所限，產生的氣體體積不宜超過分液漏斗容積的

5 在實驗中，證明生成的無色氣體是NO的方法是：將閥門打開，使無色氣體進入分液漏斗中，若無色氣體變為紅綜色，證明無色氣體為NO。

6 為防止氣體從活塞外逸，污染空氣，可以采取的措施是：在分液漏斗活塞處堵一小團蘸有NaOH溶液的棉花，將有毒氣體吸收。

結論

這套U形管裝置巧妙地完成了NO的收集和檢驗，它密閉的反應體系，體現了綠色化學實驗的幾點要求。

1 由于反應液起到液封作用，使化學反應在隔絕空氣的條件下進行，因而收集到的氣體產物純凈，有利于產物的檢出。

2 減少用量，反應物用量比使用啟普發生器、燒杯、廣口瓶等容器要少。

3 重復使用，便于多個平行班級重復操作、演示。

4 由于反應體系密閉，有效地預防了污染，體現了綠色化學理念。

責任編輯：張昀