銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

◎福建省南安第一中學(xué) 戴南陽

銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

◎福建省南安第一中學(xué) 戴南陽

高中化學(xué)教材中設(shè)計(jì)的某些實(shí)驗(yàn)存在難以操作或不利于環(huán)境保護(hù)或現(xiàn)象不夠明顯等問題。針對以上問題，對蘇教版高中化學(xué)必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

銅；濃硝酸；裝置；改進(jìn)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,化學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等方面起著極為重要的作用。但教材中設(shè)計(jì)的某些實(shí)驗(yàn)也存在難以操作或不利于環(huán)境保護(hù)或現(xiàn)象不夠明顯等問題。教師在日常教學(xué)中對教材中的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，不僅能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握相關(guān)知識(shí)，同時(shí)也會(huì)對學(xué)生的創(chuàng)新思維起到示范引導(dǎo)作用。本文介紹日常教學(xué)中對蘇教版高中化學(xué)必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，希望得到同行們的指正。

一、問題提出

蘇教版高中化學(xué)必修1專題4第二單元“銅與濃硝酸反應(yīng)”是體現(xiàn)濃硝酸氧化性的一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn),但該實(shí)驗(yàn)設(shè)置（如圖1）存在以下不足：

圖1銅片與濃硝酸的反應(yīng)裝置

①此實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有毒氣體NO2會(huì)逸散到空氣中，造成環(huán)境污染。

②反應(yīng)開始后，銅片與濃硝酸完全接觸，反應(yīng)不好控制。

③不能同時(shí)檢驗(yàn)濃硝酸、稀硝酸分別和銅反應(yīng)的性質(zhì)及氮的氧化物的部分性質(zhì)。

筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐及在教學(xué)過程中的摸索、驗(yàn)證與應(yīng)用,對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了能同時(shí)檢驗(yàn)銅和濃、稀硝酸反應(yīng)以及檢驗(yàn)反應(yīng)生成的一氧化氮、二氧化氮的部分性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)置

1.反應(yīng)原理

2.實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

3.裝置組成及作用

試管B用于NO2的產(chǎn)生，試管C用于NO2和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和NO性質(zhì)的檢驗(yàn)，試管A用于制取CO2，CO2用于實(shí)驗(yàn)前趕凈反應(yīng)體系的空氣及實(shí)驗(yàn)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(yàn)NO和O2反應(yīng)的性質(zhì)，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(shí)驗(yàn)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(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，以排盡裝置中的空氣,然后關(guān)閉K1、K2，系上尾氣貯存袋。

（4）銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)。

①通過長頸漏斗2向試管C中注入水至淹沒由B導(dǎo)入的導(dǎo)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(jìn)行反應(yīng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試管B中產(chǎn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試管C氣體變?yōu)辄S色。

④把試管B中銅絲往上提離液面，繼續(xù)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(guān)閉K1、K2，繼續(xù)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(yīng)現(xiàn)象。溶液為藍(lán)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試管C氣體變?yōu)辄S色。

（5）實(shí)驗(yàn)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(yīng)。

四、裝置的優(yōu)點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）該實(shí)驗(yàn)將銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)，NO、NO2的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)有機(jī)地整合在一起，并且NO、NO2的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)可以多次循環(huán)。

（2）使學(xué)生們觀察到了銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)產(chǎn)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(zhuǎn)化的反應(yīng)現(xiàn)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(yàn)證了NO難溶于水的性質(zhì)。

（4）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。

（責(zé)任編輯：張賢金）