淺談如何利用膠頭滴管演示銅與硝酸的反應(yīng)

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淺談如何利用膠頭滴管演示銅與硝酸的反應(yīng)

◇山東張麗波

在普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)書人教版必修教材中,有一課時(shí)主要講述稀硝酸與濃硝酸的化學(xué)性質(zhì),但是教材內(nèi)容卻只是簡(jiǎn)單地對(duì)銅和稀硝酸、銅和濃硝酸的化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行了介紹,并沒有較詳細(xì)的課堂實(shí)驗(yàn)演示．關(guān)于銅和硝酸的化學(xué)反應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)演示對(duì)于高中生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中都非常關(guān)鍵、重要．因此,筆者認(rèn)為很有必要在以后的課堂教學(xué)中,將“銅與硝酸反應(yīng)的裝置設(shè)計(jì)”納入到教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中,并根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要,適時(shí)的對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行創(chuàng)新．

1選擇實(shí)踐教學(xué)方法、確立教學(xué)設(shè)計(jì)思想

無論是人教版高中化學(xué)《必修1》教材還是蘇教版《必修1》教材,在內(nèi)容上都比較詳細(xì)的介紹了銅與硝酸(濃硝酸、稀硝酸)之間的化學(xué)反應(yīng),但是關(guān)于實(shí)驗(yàn)探索的方法卻不盡相同．

1.1實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)思想

為了能夠最大限度地克服此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課程體系中的缺陷,本次關(guān)于利用膠頭滴管演示銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),主要還是以所使用的課本教材內(nèi)容為背景來進(jìn)行探究式、創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)．

對(duì)于此次實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)以及操作實(shí)施,考慮到為了加深學(xué)生的理論認(rèn)識(shí)以及鞏固知識(shí)體系,決定將此次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)放到自習(xí)時(shí)間來進(jìn)行,也就是將其安排在“硝酸的性質(zhì)”學(xué)習(xí)之后．在實(shí)驗(yàn)過程中,并不是教師來主導(dǎo),而是以全班學(xué)生為主體,根據(jù)銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皩?shí)驗(yàn)原理,與學(xué)生一起對(duì)現(xiàn)行課本教材內(nèi)容中關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析,經(jīng)歷一番課堂探討之后,教師提供實(shí)驗(yàn)器具,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示(實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新、優(yōu)化)．此次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)就是讓學(xué)生通過實(shí)踐驗(yàn)證來充分思考硝酸的性質(zhì),進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的思維能力、創(chuàng)新能力．

1.2實(shí)踐教學(xué)框架設(shè)計(jì)(表1)

表1

2實(shí)驗(yàn)操作

2.1設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置(圖1)

圖1

2.2選取相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器、藥品

本次實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)用品有燒杯、粗銅絲、濃硝酸、膠頭滴管、乳膠管、滴瓶、NaOH溶液、蒸餾水、鑷子、止水夾等．

2.3觀察實(shí)驗(yàn)操作過程中的現(xiàn)象

圖2

1) 銅和濃硝酸產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng).

圖2是新型實(shí)驗(yàn)?zāi)z頭滴管,主要是將常用的膠頭滴管從中間部位切開,如圖所示,之后再使用乳膠管將其連接．再如圖1所示,選取一個(gè)準(zhǔn)備好的潔凈的,并且?guī)в腥槟z頭滴管的的空滴瓶,然后再拔掉實(shí)驗(yàn)滴管上的膠頭,從最上頭的入口處裝入彎曲的銅絲,最后將試管膠頭緊緊的套牢(見圖1左邊的實(shí)驗(yàn)裝置)．在完成以上實(shí)驗(yàn)步驟之后,再用之前裝有銅絲的乳膠頭滴管,從燒杯中吸取出2滴管的蒸餾水,并并入到備好的滴瓶當(dāng)中(見圖1右邊的實(shí)驗(yàn)裝置),最后一步就是使用乳膠頭滴管吸入一滴管的濃硝酸,并將其安全放入到滴瓶之中．

該實(shí)驗(yàn)操作化學(xué)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的方程式,

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)+2NO2↑+2H2O.

在教師的引導(dǎo)下,讓學(xué)生觀察此次實(shí)驗(yàn)反應(yīng)現(xiàn)象．觀察到膠頭滴管內(nèi)濃硝酸液面迅速下降,瞬間變成了綠色液體,而膠頭滴管內(nèi)充滿紅棕色氣體,其中的綠色液體為硝酸銅溶液,而紅棕色氣體為NO2氣體．

2) 銅和稀硝酸產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng).

該實(shí)驗(yàn)步驟同上,當(dāng)銅與稀硝酸開始發(fā)生反應(yīng)時(shí),此時(shí)會(huì)觀察到在膠頭滴管內(nèi)所放置的銅絲,其表面明顯有氣泡逸出,此時(shí)膠頭滴管內(nèi)的氣體表現(xiàn)為無色狀態(tài);片刻之后,再進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)銅絲表面上的氣泡,其逸出的速度開始減慢,同時(shí)膠頭滴管內(nèi)的溶液也開始下降,溶液轉(zhuǎn)變成無色氣體．

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O.

3)H2O與NO2反應(yīng)的化學(xué)方程式

3NO2+H2O=2HNO3+NO.

NO2與蒸餾水發(fā)生反應(yīng)后,生成了無色氣體NO,同時(shí)滴管內(nèi)產(chǎn)生了硝酸銅的稀溶液．

4)O2與NO反應(yīng)的化學(xué)方程式

2NO+O=2NO2.

反應(yīng)產(chǎn)生出來的是紅棕色的NO2;此時(shí)銅絲表明不再產(chǎn)生氣泡,而乳膠頭滴管內(nèi)充滿著大量的氣體．在實(shí)驗(yàn)操作過程中,將膠頭滴管慢慢提起,并順勢(shì)擠出滴管內(nèi)的部分氣體,之后再適當(dāng)?shù)奈肟諝?通過觀察,如4)的方程式所要表達(dá)的一樣．

3實(shí)驗(yàn)總結(jié)

關(guān)于利用膠頭滴管在課堂上演示銅與硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约皩?shí)驗(yàn)效果都得到了最大化的體現(xiàn)．本次實(shí)驗(yàn)操作裝置是一種微型化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),是新課標(biāo)教育改革下的一種教學(xué)創(chuàng)新,通過利用改進(jìn)后的微型化實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行的課堂實(shí)驗(yàn)演示,所起到的課堂教學(xué)效率是常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)無法比擬的．

1) 反應(yīng)裝置比常規(guī)性實(shí)驗(yàn)裝置小,在課堂上操作方便,節(jié)省課堂教學(xué)時(shí)間,節(jié)省試劑．

2) 在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)中能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)銅和稀硝酸以及銅和濃硝酸的反應(yīng)效果,O2和NO的反應(yīng)、H2O與NO2的反應(yīng),并且其反應(yīng)現(xiàn)象比常規(guī)性實(shí)驗(yàn)效果更為明顯．

3) 本次實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的NO2、NO等污染物不會(huì)擴(kuò)散,且方便收集,對(duì)于整個(gè)教學(xué)課堂的環(huán)境、人體的安全都不會(huì)產(chǎn)生危害,這也是在為學(xué)生宣傳一種“綠色化學(xué)”的思想,極大地啟迪了學(xué)生的學(xué)習(xí)思維以及培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保、節(jié)約的理念意識(shí)．

(作者單位：山東省鄒平縣長(zhǎng)山中學(xué))