“銅與濃硝酸反應(yīng)”演示實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

吳 鵬

（江蘇省鎮(zhèn)江第一中學(xué) 江蘇 鎮(zhèn)江 212016）

一、問(wèn)題的提出

在講解“硝酸的強(qiáng)氧化性”時(shí)，有兩個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn)，即金屬銅分別與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)。 各種版本教材上的演示實(shí)驗(yàn)各不相同：比如魯科版教材中，只是在反應(yīng)的試管口放蘸有氫氧化鈉溶液的棉花，這很難防止氣體的散逸。 而在蘇教版教材是用分液漏斗加硝酸，不會(huì)有氣體溢出，生成的氣體用排水法收集，一定程度上做到了尾氣處理，但在反應(yīng)過(guò)程中無(wú)法做到使實(shí)驗(yàn)即時(shí)停止。 這些設(shè)計(jì)既不利于學(xué)生近距離觀察，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中又總有一定量的氮氧化物排入空氣，學(xué)生忌憚?dòng)谒鼈兊亩拘裕瑫?huì)產(chǎn)生畏懼感，從而導(dǎo)致教材上演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能被削弱。 如何既能讓學(xué)生看得清楚明白，又能消除氮氧化物的污染，這就要求在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行大膽的改進(jìn)。

二、設(shè)計(jì)原理

銅與濃硝酸的反應(yīng)要在一個(gè)相對(duì)封閉的容器中進(jìn)行，才可以消除氮氧化物的散逸，既然分液漏斗可以用旋塞控制液體的流量，同樣也可以防止氣體的泄露，這是我的第一個(gè)靈感。 另一個(gè)靈感來(lái)源于實(shí)際操作中，我還發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)后可以再次利用分液漏斗做倒吸實(shí)驗(yàn)，明顯的倒吸現(xiàn)象正是氮氧化物相互轉(zhuǎn)化的生動(dòng)表現(xiàn)，這讓我激動(dòng)不已。 具體的操作看下面的步驟說(shuō)明。

三、改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置及操作步驟

1． 檢查裝置的氣密性及檢漏

在分液漏斗的上口塞緊插有銅絲的橡膠塞，打開(kāi)玻璃旋塞，將下口伸入水中，用手捂住上部，若下口處出現(xiàn)氣泡，松開(kāi)手，形成一段水柱，則說(shuō)明該分液漏斗氣密性良好。 至于檢漏，向分液漏斗加水，只要玻璃旋塞處及塞著橡皮塞的上口不漏水即可。

2． 銅絲與濃硝酸接觸反應(yīng)

按照?qǐng)D1 所示， 將分液漏斗放在鐵圈中， 關(guān)閉玻璃旋塞， 向分液漏斗中加入硝酸，將插入銅絲的橡膠塞塞緊上口。抽動(dòng)銅絲將其伸入濃硝酸中， 讓銅絲接觸硝酸發(fā)生反應(yīng)。銅絲與濃硝酸反比較劇烈，立即產(chǎn)生大量紅棕色氣體，溶液呈藍(lán)綠色。銅絲與濃硝酸反應(yīng)一段時(shí)間后，要將銅絲抽出，脫離酸液，反應(yīng)立即停止。

3． 倒吸實(shí)驗(yàn)

打開(kāi)玻璃旋塞，用蒸餾水接收反應(yīng)后的溶液，溶液變成藍(lán)色。 當(dāng)漏斗中的液體幾乎全部放出時(shí)，關(guān)閉旋塞。 隨即將漏斗下口伸入水中（按圖2 所示），再次打開(kāi)旋塞，并輕輕搖晃漏斗， 你就會(huì)看到有水倒吸入漏斗中，液面不斷上升，紅棕色逐漸消失。 待氣體顏色褪盡，關(guān)閉玻璃旋塞，用注射器刺穿橡膠塞，向分液漏斗內(nèi)推入空氣，氣體變?yōu)闇\紅棕色。

4． 尾氣處理

將分液漏斗的旋塞關(guān)閉， 待課后帶入實(shí)驗(yàn)室，在通風(fēng)櫥中處理尾氣。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1． 分液漏斗相對(duì)封閉， 很好地避免氣體的散逸，環(huán)保效果十分明顯，充分體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想。

2． 容器容積相對(duì)較大，學(xué)生看得清清楚楚。 還可以將分液漏斗從鐵架臺(tái)上取下，拿到學(xué)生中去近距離觀察，學(xué)生印象十分深刻。

3． 通過(guò)抽動(dòng)銅絲可以很好地控制反應(yīng)進(jìn)程，做到隨時(shí)停止反應(yīng)。

4． 倒吸等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)氮氧化物轉(zhuǎn)化的認(rèn)識(shí)。

五、說(shuō)明

圖1

圖2

1． 銅與濃硝酸反應(yīng)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，看到明顯的現(xiàn)象即可抽出銅絲。 畢竟是在相對(duì)封閉的容器中進(jìn)行的制氣實(shí)驗(yàn)，分液漏斗的氣壓不能過(guò)大。

2． 將反應(yīng)后的溶液放出時(shí)動(dòng)作要快，避免紅棕色氣體外逸。

3． 在做倒吸實(shí)驗(yàn)時(shí)，要輕輕搖晃漏斗，但要注意下口必須浸沒(méi)于水中。