用一次性塑料手套改進濃稀硝酸和銅反應的對比實驗

許國霞 蔡 俊

（江蘇省丹陽高級中學 江蘇 丹陽 212300）

一、設計意圖

硝酸是高中化學重要知識點，是高考重點考點，濃稀硝酸和銅反應的對比實驗的顯著現象更是激發學生學習興趣的興奮點。分析蘇教版必修一課本P100的演示實驗，本人認為裝置不輕便，另外有幾點不足：

（1）濃硝酸與銅片的反應劇烈現象明顯，紅棕色氣體能充滿試管，將氣體用排水法收集在集氣瓶中，但由于反應快，產生的NO2量多，導致排水法收集有一定倒吸現象。

（2）稀硝酸與銅片的反應相對緩慢，產生的氣體量少，試管內存在較多體積的空氣，使NO易被試管中的氧氣氧化而呈紅棕色，觀察不到無色氣體，導致學生混淆濃、稀硝酸與銅的反應現象和反應產物。

（3）該方法不符合“綠色化學”理念。反應不能及時停止，只能等到硝酸或者銅片反應完，，造成對藥品的浪費，且產生的NO2量大可能外逸污染空氣；教師重復實驗時需打開試管，但是試管內仍有大量有毒氣體NO、NO2，會造成環境污染，損傷師生身體健康。教師課堂上對集氣瓶中NO難用NaOH溶液處理掉，搬動集氣瓶又不太方便，容易外逸污染空氣，如果課后教師不認真處理，任其排放到空氣中，對環境一樣會造成污染。

我們教師在實驗室做化學實驗常常會戴的一次性塑料手套，是常用有五指的簡易塑料手套，價廉物美輕便實用。由于它化學性質穩定，強度和韌性尚好，氣密性尚強，儲氣、排氣也非常方便，透明可視性強，便于觀察實驗現象，很適合有液體參加且不需要加熱的化學反應，同時是天生的防污染裝置，對于實驗條件差的學校應該很有現實意義，比如用一次性塑料手套改進濃稀硝酸和銅反應的對比實驗。

二、實驗用品

一次性塑料手套，細繩，藥匙，鑷子，濃硝酸（約14mol／L）或稀硝酸（約 5mol／L），銅片，稀氫氧化鈉溶液。

三、實驗操作

在一次性塑料手套外再套上一個簡易塑料袋，往內層塑料袋的大拇指中裝入2小片銅，食指裝入6L濃硝酸（約 14mol／L）或稀硝酸（約 5mol／L），另三指各裝入氫氧化鈉溶液約6mL。將兩個塑料袋盡量撫摸平整，讓空氣排盡，袋口用一根細繩扎緊，確保不漏氣。將大拇指中銅片分別倒入酸中，觀察現象，反應過程中可不斷振蕩氫氧化鈉溶液，并可以將硝酸移動流出，隨時停止反應。過程圖如下：

四、實驗現象

（1）濃硝酸與銅反應迅速產生紅棕色氣體，產生的氣體速率遠遠快于稀硝酸，手套迅速膨脹，溶液深綠色，振蕩塑料袋，發現手套內氣體體積不斷減少，手套逐漸變癟。

（2）稀硝酸放出的氣體只有微量紅棕色，手套膨脹得慢，溶液藍色，反應結束后發現手套內氣體體積有所減少。

五、實驗優點

（1）裝置材料輕巧，價廉物美，方便易得，操作簡單方便，一看就會，便于普及城鄉和各層次對象操作。

（2）通過手對塑料袋五指內液體流動性掌控，可控制反應的發生和停止，產生的有害氣體較少。

（3）本實驗屬于微型實驗，裝置嬌小玲瓏，既節約了試劑（防止試劑的加入量過大，產生的氣體過多而導致后續操作無法完成），一次性塑料手套是日常生活常見材料，本身就能激發學生濃厚興趣，可視性強，現象又十分明顯，充滿趣味性，更激活了學生思維，在明顯的實驗現象下加強了不同濃度硝酸氧化性的對比。反應過程中可不斷振蕩氫氧化鈉溶液，發現NO2體積明顯減少，顏色明顯變淺，直觀了解NO2尾氣處理方法。

（4）小小塑料袋拎上拎下很方便，由于五指內的三指裝有稀氫氧化鈉溶液，教師課堂上不需要再打開袋子特別處理。對稀硝酸產生的NO氣體，只需要課后將塑料袋置于倒扣于空水槽內的燒杯中，捅破塑料袋上方，使NO與空氣反應轉化為NO2，被袋內NaOH溶液處理掉，沒有氣體的污染隱患問題。

六、幾點注意

（1）裝置材料事先要先檢查是否漏氣，為了防止氣體體積膨脹而撐破一次性塑料手套，在簡易塑料袋外要再套上一個簡易塑料袋，每次實驗前要將兩個塑料袋盡量撫摸平整，讓空氣排盡，袋口用一根細繩扎緊，確保不漏氣。

（2）藥品濃硝酸選用69%的濃HNO3，稀硝酸經過實驗，選用69%濃HNO3與蒸餾水以體積比1∶2．5混合較佳。用量均只需6mL左右，銅1－2片，藥品過多會撐破一次性塑料手套，反應放熱多又容易燙破手套。稀硝酸實驗前可以先溫熱一會兒。

（3）用一次性塑料手套替代實驗范圍廣，比如替代氣球做碳酸鈉與碳酸氫鈉和鹽酸反應的對比實驗：大拇指內裝固體粉末用量均為0．5g，食指裝入4 mL稀鹽酸（約1mol／L），另三指各裝入石灰水、紫色石蕊試液、氫氧化鈉溶液約6mL。方法同上，現象顯著，操作更簡便，又能有效避免氣球的漏氣造成的失敗。