銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)

　　銅與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是蘇教版高中化學(xué)教材必修1中的一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)。但根據(jù)課本中的實(shí)驗(yàn)操作，存在以下缺點(diǎn)：（1）由于采用排水法，因此無法收集到NO2氣體。（2）反應(yīng)結(jié)束后，裝置里的多余的氣體無法處理，一旦取下橡皮塞，會導(dǎo)致NO2氣體外溢造成環(huán)境污染。（3）銅片浸在濃硝酸中不能控制反應(yīng)的速率，而且產(chǎn)生的氣體量較大，浪費(fèi)藥品，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的綠色化。所以，我們通過多次的實(shí)驗(yàn)與探究，對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的綠色化設(shè)計(jì)。
　　一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)目的
　　（1）改進(jìn)銅與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
　　（2）探究銅與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)物。
　　二、實(shí)驗(yàn)原理
　　Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
　　2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O
　　NaOH + HNO3(濃) = NaNO3 + H2O
　　三、實(shí)驗(yàn)28bc8d51156f9dee74501f7bf5cba14b儀器及用品
　　（1）實(shí)驗(yàn)儀器：鐵架臺、注射器、試管。
　　（2）實(shí)驗(yàn)用品：銅絲、NaOH溶液、濃硝酸。
　　四、實(shí)驗(yàn)裝置圖（鐵架臺略）
　　實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1所示：
　　五、實(shí)驗(yàn)步驟
　　（1） 按圖1連接裝置，將兩支注射器和銅絲插入橡膠塞，其中一支注射器中加入氫氧化鈉溶液，銅絲的下端繞成螺旋狀，銅絲插入的長度以觸到試管底部為準(zhǔn)。
　　（2）將5毫升濃硝酸加到試管中，并且將試管固定到鐵架臺上。
　　（3）將帶有銅絲和注射器的橡膠塞迅速塞到試管上。當(dāng)銅絲與濃硝酸接觸后會迅速產(chǎn)生紅棕色的NO2氣體，此時(shí)試管中壓強(qiáng)馬上增大，導(dǎo)致圖1中右邊注射器活塞向上移動，平衡體系的壓強(qiáng)。
　　（4）當(dāng)看到明顯現(xiàn)象后，迅速將銅絲上拉，以停止反應(yīng)。
　　（5）反應(yīng)結(jié)束后，將圖1左邊注射器中的氫氧化鈉溶液注入到試管中，以達(dá)到吸收尾氣和反應(yīng)酸液的目的。
　　六、裝置改進(jìn)的意義及優(yōu)點(diǎn)
　　（1）實(shí)驗(yàn)操作簡單，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。
　　（2）實(shí)驗(yàn)便于控制，只要將銅絲上拉，實(shí)驗(yàn)便可停止，不僅節(jié)約了材料和藥品，而且操作安全。
　　（3）尾氣處理在密閉的體系內(nèi)進(jìn)行，不會造成環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。
　　（4）右邊注射器還可以作為NO2氣體的收集裝置，克服了原裝置中無法收集NO2氣體的缺點(diǎn)。
　　（溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)