用分液漏斗改進銅與稀硝酸的反應實驗

王超+賈同全

銅與稀硝酸的反應實驗是高中化學課程中的重要演示實驗。該實驗裝置復雜、耗時過長、污染環(huán)境。為適應課堂實驗演示，對實驗裝置和實驗方法進行了改進，使其省時、環(huán)保、簡單。

銅與稀硝酸的反應是高中化學中的重要反應，是討論硝酸性質(zhì)的重要特征反應之一。該反應實驗中產(chǎn)生的一氧化氮氣體（無色）極易被空氣中的氧氣氧化成二氧化氮氣體（紅棕色），以致該實驗按常規(guī)方法操作難以達到理想的實驗演示效果。為了解決此問題，雖已有許多同行設計了不少改進方法或裝置，但也沒能解決諸如裝置復雜、操作不方便、耗時過長、反應不容易控制等問題。為了簡化實驗裝置，降低試劑用量，省時省力，并達到較好的實驗效果，設計如下實驗方法。

1實驗用品

實驗器材：鐵架臺（帶鐵圈）、燒杯（100 ml）、分液漏斗（60 ml）、注射器（50 ml）、玻璃導管、橡膠管、單孔橡皮塞、止水夾。

實驗藥品：銅絲（長約20 cm）、稀硝酸（濃度小于1︰1的體積比）。

2實驗步驟

（1）在100 ml燒杯中注入50 ml蒸餾水（液面高度以能浸沒分液漏斗末端為限）。圖1實驗裝置圖關(guān)閉分液漏斗的玻璃活塞，在分液漏斗中注滿稀硝酸，塞上連有注射器的單孔橡皮塞，將其固定在鐵架臺上。用止水夾夾緊導管上的橡膠管，然后打開分液漏斗的玻璃活塞（如圖1所示）。

（2）在橡膠管與玻璃導管接口處，將銅絲先插入橡膠管，再經(jīng)過玻璃導管直至盛有稀硝酸的分液漏斗中。

3實驗現(xiàn)象

銅絲一進入分液漏斗中，因為其與稀硝酸反應，溶液顏色變藍，漏斗中的液面持續(xù)下降，而燒杯中的液面迅速上升，該現(xiàn)象表明有無色氣體產(chǎn)生。當漏斗中收集20 ml左右的氣體時，將銅絲緩緩抽出。此時，反應停止，關(guān)閉分液漏斗的玻璃活塞。

圖2實驗裝置圖將注射器取下，吸取20 ml氧氣（見圖2），再次連到橡膠管上。打開止水夾，緩緩向分液漏斗中注入10 ml左右的氧氣，可看到分液漏斗中氣體變?yōu)榧t棕色。待氣體顏色變淺或無色時，關(guān)閉止水夾，打開分液漏斗的玻璃活塞，可看到漏斗中液面上升，燒杯中液面下降，說明漏斗中氣體減少了。關(guān)閉分液漏斗的玻璃活塞，再次打開止水夾，緩緩向分液漏斗中注入5 ml左右的氧氣，可看到分液漏斗中氣體又變?yōu)榧t棕色。待氣體顏色變?yōu)闊o色時，關(guān)閉止水夾，打開分液漏斗的玻璃活塞，可看到漏斗中液面上升，燒杯中液面下降，并可充滿整個漏斗。

4改進后實驗的優(yōu)點

（1）裝置簡單。該實驗設計未涉及大型或操作要求高的儀器設備，適宜課堂演示操作。

（2）反應快且易于控制。整個實驗操作過程不超過3 min，氣體的量的控制可通過將銅絲抽離稀硝酸而停止。

（3）實驗裝置氣密性好。銅絲通過橡膠管和玻璃管直至分液漏斗的稀硝酸中，橡膠管會緊緊包裹和擠壓銅絲，不會有氣體泄露。

（4）綠色環(huán)保。該實驗將一氧化氮的制取、驗證與尾氣處理一體化，沒有氣體的泄露。