濃稀硝酸與銅反應(yīng)一體化微型實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)

陳靜瓊 倪嘵添

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東潮州 521041)

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近十年來在國內(nèi)外得到迅速發(fā)展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法，是“綠色化學(xué)”的重要組成部分，已成為21世紀(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個重要趨勢。它的特點(diǎn)是在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑(一般為常規(guī)的十分之一至千分之一)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是在微型化的條件下對化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與再表現(xiàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染程度低、操作簡易安全性高、現(xiàn)象明顯、節(jié)約藥品節(jié)省時間，利于學(xué)生人人動手實(shí)驗(yàn)，有利于拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能。

運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)來完成銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)，試劑用量少，快捷、省時;銅與濃硝酸、稀硝酸兩個實(shí)驗(yàn)同時完成，有利于兩個實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對照;而且由于注意了尾氣的回收，防止了有害氣體外逸。具有常規(guī)實(shí)驗(yàn)不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

一、原實(shí)驗(yàn)的不足之處

1.在做銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時，反應(yīng)迅速，產(chǎn)生大量有毒的二氧化氮?dú)怏w，不便控制反應(yīng)的進(jìn)程。

2.銅和稀硝酸反應(yīng)時，由于試管內(nèi)存在的空氣會對一氧化氮?dú)怏w顏色的觀察產(chǎn)生干擾，故難于探究銅與稀硝酸反應(yīng)的性質(zhì)。

3.在銅與濃、稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用量較大，浪費(fèi)藥品。

4.用試管作反應(yīng)容器導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)完畢后管內(nèi)有殘留氣體，易污染環(huán)境，影響師生健康。

二、實(shí)驗(yàn)用品

由湛江師范學(xué)院研制開發(fā)的中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)儀器箱*(ML-1)提供：帶支口試管管(1×10 cm)1根、帶支口U型管(1×10cm)1個、單孔橡膠塞3個、10 mL燒杯1只、直玻璃導(dǎo)管1個;

橡膠管2段、針筒1個、止水夾1個、鐵架臺1個、鐵試管夾2個。濃硝酸、細(xì)銅絲、0.1 mol/L NaOH溶液。

三、實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示。

圖1

四、實(shí)驗(yàn)原理

五、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1.按照圖1組裝儀器，在U型管放置2g銅片以及5ml水，并在支口試管加入5ml濃硝酸，塞好橡皮塞。

2.將銅絲伸入試管中，與濃硝酸接觸。產(chǎn)生NO2經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入U型管，并溶于水，生成硝酸，硝酸與水形成稀硝酸，與底部的銅片發(fā)生反應(yīng)，生成NO在U型管左側(cè)聚集。

3.針筒打入空氣，驗(yàn)證NO轉(zhuǎn)化為NO2。

4.抽出銅絲停止實(shí)驗(yàn)，打開止水夾吸收尾氣。

六、實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

1.易操作，通過拔插銅絲，可以任意控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止。

2.實(shí)驗(yàn)中沒有向空氣中排放有毒氣體，避免了空氣受到污染。培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境意識。

3.所用儀器均透明，并且濃稀硝酸與銅反應(yīng)的現(xiàn)象對比更加明顯，便于學(xué)生觀察，也便于教師進(jìn)行投影演示?？梢约ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和。

4.組裝一套該裝置器材簡單操作方便，對于平行班較多的學(xué)?？蛇M(jìn)行多次演示。

5.該實(shí)驗(yàn)方法用注射器和玻璃導(dǎo)管等制作的簡易裝置作為反應(yīng)器使銅與濃稀硝酸反應(yīng)在玻璃導(dǎo)管中(無空氣干擾的環(huán)境里)進(jìn)行，避免了氣體產(chǎn)物和空氣的直接接觸，很好地證明了一氧化氮產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化(即生成二氧化氮)的過程，現(xiàn)象明顯。