銅與濃硝酸反應實驗裝置的改進

◎福建省南安第一中學 戴南陽

銅與濃硝酸反應實驗裝置的改進

◎福建省南安第一中學 戴南陽

高中化學教材中設計的某些實驗存在難以操作或不利于環境保護或現象不夠明顯等問題。針對以上問題，對蘇教版高中化學必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應”實驗進行改進。

銅；濃硝酸；裝置；改進

化學是一門以實驗為基礎的學科,化學實驗對學生掌握學科知識、激發學生創新意識和培養學生創新能力、實踐能力等方面起著極為重要的作用。但教材中設計的某些實驗也存在難以操作或不利于環境保護或現象不夠明顯等問題。教師在日常教學中對教材中的一些實驗進行改進，不僅能夠幫助學生更好地理解和掌握相關知識，同時也會對學生的創新思維起到示范引導作用。本文介紹日常教學中對蘇教版高中化學必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應”實驗的改進，希望得到同行們的指正。

一、問題提出

蘇教版高中化學必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應”是體現濃硝酸氧化性的一個重要的演示實驗,但該實驗設置（如圖1）存在以下不足：

圖1銅片與濃硝酸的反應裝置

①此實驗產生的有毒氣體NO2會逸散到空氣中，造成環境污染。

②反應開始后，銅片與濃硝酸完全接觸，反應不好控制。

③不能同時檢驗濃硝酸、稀硝酸分別和銅反應的性質及氮的氧化物的部分性質。

筆者經過多年的教學實踐及在教學過程中的摸索、驗證與應用,對該實驗進行改進，設計了能同時檢驗銅和濃、稀硝酸反應以及檢驗反應生成的一氧化氮、二氧化氮的部分性質的實驗。

二、實驗設置

1.反應原理

2.實驗裝置圖

圖2改進后的實驗裝置

3.裝置組成及作用

試管B用于NO2的產生，試管C用于NO2和水反應的實驗和NO性質的檢驗，試管A用于制取CO2，CO2用于實驗前趕凈反應體系的空氣及實驗過程中清除氮的氧化物，注射器用于往試管C中注入空氣檢驗NO和O2反應的性質，長頸漏斗1用于往試管A加稀鹽酸，長頸漏斗2用于往試管C加水，貯氣袋是氣球或球膽，用于貯存氮的氧化物。

三、實驗操作

（1）按圖2連接好儀器，先不系尾氣貯存袋。

（2）檢查裝置的氣密性。

（3）先向試管B中加入適量濃硝酸，打開K1、K2，通過長頸漏斗1往A中加入稀鹽酸，使A中反應產生CO2氣體，以排盡裝置中的空氣,然后關閉K1、K2，系上尾氣貯存袋。

（4）銅與濃硝酸、稀硝酸反應。

①通過長頸漏斗2向試管C中注入水至淹沒由B導入的導氣管的末端但不接觸銅絲，連接好裝置。

②將試管B中的銅絲插入溶液中，進行反應，觀察實驗現象。試管B中產生大量的紅棕色氣體，溶液為綠色。

③用注射器往試管C中注入空氣，觀察實驗現象。試管C氣體變為黃色。

④把試管B中銅絲往上提離液面，繼續往試管A中加鹽酸，打開K1、K2，使CO2把氮的氧化物及空氣趕到貯氣袋后，關閉K1、K2，繼續通過長頸漏斗2向試管C中注入水至淹沒銅絲，觀察C中反應現象。溶液為藍綠色，長頸漏斗2中的液面上升。再次用注射器往試管C中注入空氣，觀察實驗現象。試管C氣體變為黃色。

（5）實驗后，通過長頸漏斗2往試管C中加入適量的濃NaOH溶液用于和尾氣反應。

四、裝置的優點及創新點

（1）該實驗將銅與濃、稀硝酸的反應，NO、NO2的相互轉化實驗有機地整合在一起，并且NO、NO2的轉化實驗可以多次循環。

（2）使學生們觀察到了銅與濃、稀硝酸的反應產生不同的氣體；觀察到了NO是一種無色氣體；NO2是一種紅棕色氣體；觀察到了NO和NO2相互轉化的反應現象。

（3）通過觀察NO氣體將液體排入長頸漏斗里，表明NO在水中的溶解度較小，驗證了NO難溶于水的性質。

（4）實驗中沒有向空氣中排放有毒氣體，避免了空氣受到污染。

（責任編輯：張賢金）