湖南省中小學生實驗能力評價體系構建與應用研究

賀益蓉 王人群

摘 要：銅和濃硝酸的反應，采用實驗的教學方法更能激發學生的學習興趣，并培養學生嚴謹的科學態度。下面是對該實驗裝置的創新和改進。方案一裝置簡單但尾氣處理欠佳；方案二是在密閉體系中完成銅和濃硝酸的反應后又能順利完成二氧化氮和一氧化氮之間的相互轉化及尾氣處理，可用于學生分組實驗。

關鍵詞：實驗裝置；實驗創新；實驗能力

現行高中化學（人教版）必修1第四章第四節中，關于銅和濃硝酸反應的教學如果沒有實驗的支撐，教學效果會大打折扣。但教材只給出化學方程式，既沒有演示實驗，也沒有對二氧化氮和一氧化氮性質的驗證實驗。

在舊人教版化學第二冊有一個裝置，如下圖：

該裝置的不足之處一是不便控制銅和濃硝酸反應的量，容易導致產生的二氧化氮過多；二是氮的氧化物很難完全被氫氧化鈉溶液吸收。因此，該實驗的演示可以會造成環境污染并影響師生的身體健康。基于此，筆者對該實驗裝置進行了改進和創新。

方案一

1.實驗用品

藥品：銅片、濃硝酸、質量分數為10%的氫氧化鈉溶液。

儀器：150mm培養皿（1個）、100mm培養皿（1個）。

2.實驗裝置圖

3.實驗步驟

先將銅片置于150mL培養皿的中央，蓋上100mm培養皿，然后向150mm培養皿內滴加1mL濃硝酸進行觀察。反應結束后，向150mm培養皿中滴入適量的10%的氫氧化鈉溶液至氣體變為無色。

4.改進后的優缺點

優點：本裝置能明顯觀察到實驗現象，而且提供了一個相對封閉的實驗環境，有毒有害氣體得到較好的控制。

缺點：要徹底消除氮氧化物所需的時間較長，同時不能完成二氧化氮和一氧化氮之間的相互轉化實驗。

方案二

1.實驗用品

藥品：下端連有銅片的銅絲、濃硝酸、質量分數為10%的氫氧化鈉溶液、蒸餾水。

儀器：350mL礦泉水瓶（1個）、雙孔橡膠塞（1個）、注射器（3支）（含針頭，洗凈）、輸液器排氣葫蘆上的乳膠帽（2個）、0.5mm簽字筆筆芯2段（每段約5cm）、燒杯（3個）等。

2.實驗裝置圖

3.實驗步驟

（1）按上圖連接好裝置，檢查裝置的氣密性。

（2）把銅片置于雙孔塞處，把礦泉水瓶擠扁排出大部分空氣。

（3）用20mL注射器取約3mL濃硝酸，注入礦泉水瓶中，然后塞上雙孔橡膠塞，把銅片置于濃硝酸中，待瓶中充滿大量紅棕色的二氧化氮氣體時，向上抽動銅絲使銅片與濃硝酸分離。

（4）操作一：用一支干凈、干燥的注射器（內無空氣）慢慢抽吸約15mL二氧化氮，然后把針頭置于燒杯中的蒸餾水里，輕輕晃動注射器，觀察氣體顏色和體積的變化。當氣體變為無色時，將注射器中的水排盡，抽吸空氣，觀察現象。

操作二：用另一支20 mL的注射器吸取適量的蒸餾水注入礦泉水瓶中，輕輕振蕩礦泉水瓶，觀察現象。之后，用該注射器抽取空氣注入礦泉水瓶中，觀察現象。

（5）向礦泉水瓶中注入氫氧化鈉溶液或者空氣和水（為了防止氮氧化物污染環境）。

（6）清洗相關儀器。

4.改進優點

（1）本裝置提供一個封閉的實驗環境，使有毒有害氣體得到控制，把污染降低到最小。

（2）裝置簡單，操作簡便，現象明顯，實驗效率高。

（3）該裝置能激發學生的學習興趣，培養學生的創新精神，樹立學生的環保意識。

參考文獻：

洪飛，孫昕怡，孫嘵東.實驗設計能力的培養研究[J].上海教育科研，2005（8）.