銅與濃、稀硝酸反應一體化微型實驗設計

硝酸、一氧化氮、二氧化氮的性質是高中人教版必修1第四章第四節的重要內容之一。在常規實驗教學當中，進行銅與濃、稀HNO3反應實驗時，往往會出現以下問題：

1.常規的實驗裝置氣密性不良，并沒有尾氣吸收裝置，會出現NO2泄露，對環境產生嚴重污染，并對師生造成一定的傷害。

2.在進行銅與稀HNO3反應時，由于試管內存在的空氣會對NO氣體顏色的觀察產生干擾，實驗現象不夠明顯，不能很好地探究銅與稀硝酸反應的性質和檢驗生成的NO氣體。

3.銅與濃、稀硝酸反應是分步實驗，步驟繁瑣，現象無法進行對比，不利于學生對“不同濃度的硝酸氧化性不同”的理解。分步進行勢必造成藥品使用量大，并伴有多次污染。

針對以上問題，筆者利用微型儀器對實驗進行了改進，將銅與濃、稀硝酸反應實驗裝置有機地結合到一起，使實驗更具環保理念，更有利于對學生進行環保安全教育。

一、實驗用品

微型儀器一套、注射器兩支、銅絲、濃硝酸、稀硝酸、氫氧化鈉溶液、蒸餾水。

二、實驗改進裝置

實驗裝置圖如下所示（略去鐵架臺和鐵夾）。

三、實驗操作及現象

1.按實驗裝置圖連接好實驗儀器，并檢驗裝置的氣密性。

2.銅與濃硝酸反應

用注射器1吸取適量濃硝酸，將注射器1的活塞推至底部，如圖所示將銅絲插到注射器中（置于溶液上方，通過止水夾的開和關來控制反應的進行與停止），將活塞往上推，銅絲與濃硝酸反應生成紅棕色NO2氣體，溶液呈藍色。

3.銅與稀硝酸反應

產生的NO2氣體通入到蒸餾水中，與蒸餾水反應生成稀硝酸，進而稀硝酸與銅反應產生無色NO氣體，直角形通氣管內氣體呈紅棕色，具支試管內呈無色。用酒精燈加熱側泡具支試管，加快銅與稀硝酸的反應速率。

4.NO氣體的性質檢驗：產生的NO氣體與注射器2中的空氣反應生成紅棕色的NO2氣體（事先在注射器2中抽取一定量的空氣）。

5.尾氣吸收：關閉止水夾，反應停止，將廢氣全部通入氫氧化鈉溶液中。振蕩，使廢氣被充分吸收。

四、改進后的優點

1.將銅與濃硝酸反應生成的NO2直接通入蒸餾水中，從而實現銅與濃、稀硝酸反應裝置一體化，簡化實驗步驟，現象明顯，激發學生的學習興趣。

2.注射器、橡膠管、止水夾組合成簡單的具有啟普發生器原理的裝置，通過止水夾的開關控制反應的進行與停止，操作簡便。

3.反應裝置中，通過對比直角形通氣管與具支試管內的氣體顏色（前者為紅棕色，后者為無色），可以區分濃稀硝酸與銅反應的氣體產物。

4.注射器作為NO與空氣的反應容器，可以檢驗生成的NO，又保證NO2氣體不外漏，最后將廢氣通入NaOH溶液進行尾氣吸收，保證實驗綠色無污染。

（責任編輯羅艷）