銅與稀硝酸反應實驗的改進和探討

李凱芳

【摘 要】 銅與稀硝酸反應制取NO的反應是中學化學必做的演示實驗，教材實驗雖然比較簡單，但是存在很多問題。本文對實驗改進的原因進行分析并做探討。

【關鍵詞】硝酸與銅反應；實驗裝置；一氧化氮；探討

稀硝酸與銅的反應是中學化學中的一個重要反應。做好稀硝酸與銅反應的演示實驗對于認識硝酸的氧化性有很大幫助，以及在次實驗過程中產生NO和NO2的性質產生深刻的認識。新人教版化學《必修2》已經將次實驗刪除。若按照舊人教版教科書《化學》第二冊的做法，向放入銅片的試管中加入稀硝酸反應速度很慢，由于沒有排出試管內的空氣，看到的氣體也不是無色而是紅棕色，會讓學生誤認為稀硝酸與銅的反應產生NO2，并且在實驗完畢后取下裝稀硝酸試管的膠塞后產生的NOz氣體很容易逸出到空氣中污染環境，危害了師生健康。因此本文從環保的角度出發對該實驗進行了改進并作探討。

一、教材實驗

舊人教版《化學》第二冊硝酸一節。在一支試管中放入一小塊銅片，加入少量稀硝酸，立即用帶導管的膠塞塞住試管口，并將導管通入另一盛有NaOH溶液的試管（如下圖）。觀察發生的現象。反應片刻后，將加入稀硝酸的試管上的膠塞取下，使空氣進入試管，觀察發生的現象。

評價：該實驗的原理為3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO

+4H2O，雖然實驗裝置和操作看似簡單， 但存在著明顯的不足： 稀硝酸與銅片的反應速度相對緩慢，產生的氣體量少且NO易被試管中的氧氣氧化而呈紅棕色，導致學生混淆濃、稀硝酸與銅的反應現象和反應產物。同時該方法產生的NO、NO2會對環境造成污染，不符合“綠色化學”理念。教材對稀硝酸與銅反應的溶液呈藍色，沒有做任何解釋。

二、銅與稀硝酸的反應的改進

1.實驗用品

①u形管 ②分液漏斗 ③長頸漏斗 ④稀硝酸（4mol/L）⑤銅片 ⑥水 ⑦大頭針

2.改進后的實驗

實驗步驟與現象：①將u形管和分液漏斗，長頸漏斗以及插有大頭針的銅片按右圖裝置進行組裝儀器。

②打開分液漏斗活塞向分液漏斗中加入稀硝酸至u形管右端最高處齊平，可以看到u形管右端銅與稀硝酸緩慢發生反應，有無色氣泡產生，U型管右端液面慢慢下降，由于u形管右端反生產生氣體的壓力使左端液面上升，反應由慢到快，溶液逐漸變為藍色。隨著反應不斷進行直到銅片和硝酸分離。

③打開分液漏斗活塞，無色氣體進入分液漏斗，馬上變成紅棕色氣體。

④關閉活塞，可以看到紅棕色氣體充滿整個分液漏斗。

⑤打開分液漏斗蓋，向分液漏斗中加水并輕輕震蕩，此時可以看到紅棕色氣體變成無色

3.改進后的優點

（1）反應在缺氧條件下進行，使同學們觀察到了NO的“廬山真面目”——無色氣體；

（2）NO氣體將液體從U型管右邊排入左邊，表明NO在水中的溶解度較小，驗證了NO難溶于水的性質；

（3）實驗中沒有向空氣中排放有毒氣體，避免了空氣受到污染；

（4）器材簡單，操作方便，現象明顯。

【參考文獻】

[1]羅宿星.伍遠輝.孫東來.銅與硝酸反應實驗中硝酸濃稀界限的研究[J].實驗室科學，2012（10），第15卷（5），67-68

[2]孫亮.銅與稀硝酸反應制取一氧化氮實驗裝置的改進[J].課堂內外，2013（3），166