硝酸強氧化性實驗的創新設計

摘要：針對教材中濃硝酸的強氧化性的性質，設計了相關的創新實驗，包括探究濃硝酸和銅的反應、二氧化氮可溶性的噴泉實驗，以及二氧化氮與水反應生成稀硝酸，稀硝酸的氧化性能使淀粉碘化鉀變色的實驗。在實驗的創新上重在增強實驗的安全性、色彩性、實驗過程中的趣味性和實驗操作的簡約性。創新實驗實現了濃、稀硝酸在密閉容器中的轉化，并同時實現了濃、稀硝酸強氧化性的性質探究。

關鍵詞：創新實驗;硝酸的強氧化性;噴泉實驗

一、引言

化學人教版必修一第四章第四節教材中，關于硝酸的性質，在介紹完濃硫酸的性質后，簡單地描述，硝酸也能發生類似的反應。然后給出了銅和濃、稀硝酸反應的方程式，并沒有相關的實驗，同時未考慮到如何處理生成的有毒氣體，很難達到讓學生理解硝酸性質的目的，難激發學生的學習的興趣。趣味化學實驗能起到吸引學生，激發學生興趣、調動其積極性的作用。 針對這些問題，筆者對硝酸的氧化性設計了實驗，在銅和濃硝酸反應的基礎上做了改進，加入了一些安全性強、趣味性強、視覺沖擊力大、研究性質多的新設計、新想法，更能充分發揮學生學習主動性，培養學生化學學科核心素養。

二、創新實驗

1.實驗用品

實驗藥品：濃硝酸、銅絲、淀粉碘化鉀溶液。

實驗儀器：鐵架臺（帶鐵夾）、具支試管、圓底燒瓶、橡皮塞、橡膠管、止水夾、燒杯、玻璃導管、溫度變色條。

2.實驗原理

Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

6KI+8HNO₃=6KNO₃+2NO↑+3I₂+4H₂O

硝酸具有強氧化性，在一定濃度下能氧化有機色素使其褪色。

3.實驗過程

3.1.實驗準備

按下圖1組裝儀器并檢查裝置的氣密性，打開止水夾，然后在具支試管中加入約5ml左右的濃硝酸，在燒杯中裝入淀粉碘化鉀溶液（大于圓底燒瓶的容量）。

圖1?? 實驗裝置

3.2.實驗步驟、實驗現象和實驗結論

【探究實驗一】濃硝酸和銅的反應

步驟：

1.將圓底燒瓶中的長導管下端浸入淀粉碘化鉀溶液中;

2.將帶有銅絲的橡皮塞，塞緊具支試管（銅絲下端浸入濃硝酸溶液中）。

現象：銅絲和濃硝酸接觸后，反應現象劇烈，銅絲溶解，有大量的紅棕色氣體生成，溶液變成綠色。溫度變色條指示快速變化，上升到最高位。（見右圖2）

結論：金屬與酸的反應為放熱反應。硝酸既具有酸性又具強氧化性。

【探究實驗二】稀硝酸和淀粉碘化鉀溶液的反應

步驟：

1.當圓底燒瓶中充滿紅棕色氣體后，并伴有淀粉碘化鉀溶液倒吸到圓底燒瓶中的現象時，將銅絲拉高，與濃硝酸溶液分離，反應停止;

2.關閉止水夾。

現象：圓底燒瓶中有藍色噴泉出現，圓底燒瓶中紅棕色氣體顏色變淺，燒杯中淀粉碘化鉀溶液變藍。（見右圖3）

結論：NO₂與水反應，生成稀硝酸，氣壓減小，形成噴泉;稀硝酸也有強氧化性。

三、實驗創新的優點

1.用材簡單、操作簡單。活動銅絲，隨時可終止反應。該裝置不僅適用教師演示實驗，還可作為學生實驗。

2.安全環保。全封閉環境下進行實驗和處理有毒尾氣。

3.一套裝置多個實驗，試劑用量少，可涉及反應多，給課堂和學生知識拓展空間大。

4.試劑的選擇上，大膽的用了淀粉碘化鉀溶液來驗證稀硝酸的氧化性，通過顏色的強烈的變化對觀察者視覺的沖擊，達到讓觀察者認識到硝酸無論濃稀都有強氧化性的目的。

5.構思巧妙。巧用溫度變色條，一目了然的看出反應溫度變化，打破常規觸摸感受溫度變化的思維模式。巧用噴泉實驗處理尾氣，并驗證稀硝酸的氧化性。即達到了實驗目的，又讓學生們感受到化學現象之美。同時提高學生學習化學的興趣和增強了學習體驗。

6.此實驗不僅幫助學生更好的學習了硝酸的性質，還復習鞏固了二氧化氮和水的反應。可謂 “一舉多得”。

經過這樣的實驗創新活動，大大的激發了學生和教師參與實驗的熱情，充分培養了“科學探究與創新意識”的化學學科核心素養。

參考文獻

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通訊作者信息：阮茹，女，1977年出生，湖北武漢人，大學本科學士，化學專業。現工作于深圳市南山外國語學校（集團）高級中學。曾獲得省級教學能手，深圳市“高考先進個人”，全國化學競賽園丁獎，全國高中學生化學素質與能力競賽“優秀教練員”，廣東省高中學生化學競賽“優秀教練員”，深圳市化學競賽優秀教練員等榮譽;被評為深圳市南山區骨干教師;被聘為高三化學名師工作室導師;多篇論文獲得過全國化學學術年會及市區級論文評比獎項;多篇論文發表在《中學生報》刊號CN44-0088上。多次主持或參與廣東省重要課題研究。