銅與濃、稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置微型化改進(jìn)

吳瑞藍(lán)　詹曉星　郝桂霞

【摘 要】 銅與濃、稀硝酸反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)是人教版高中化學(xué)必修1的一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)，教材中的實(shí)驗(yàn)裝置存在著諸多不足，針對(duì)這些不足，本文采用具支試管、V形側(cè)泡反應(yīng)管、注射器等將微型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置一體化，前一反應(yīng)的產(chǎn)物為后一反應(yīng)的反應(yīng)物，從而避免實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】 銅與濃、稀硝酸反應(yīng)；微型實(shí)驗(yàn)；反應(yīng)裝置一體化

【中圖分類號(hào)】G64.20 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）22-0-01

銅與濃、稀硝酸反應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)是人教版高中化學(xué)必修1的一個(gè)重要演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過觀察銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能加強(qiáng)對(duì)濃、稀硝酸的強(qiáng)弱之分的理解。

教材中的實(shí)驗(yàn)裝置存在著以下不足：

1.銅與濃硝酸的反應(yīng)十分劇烈，危險(xiǎn)性高，反應(yīng)不易調(diào)控，產(chǎn)生的有毒氣體NO2易造成環(huán)境污染；

2.銅與稀硝酸反應(yīng)生成的NO氣體易被試管中的空氣氧化成紅棕色的NO2氣體，造成學(xué)生難以明顯地觀察到無(wú)色的NO氣體；

3.銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)分開進(jìn)行，操作麻煩，且費(fèi)時(shí)、費(fèi)藥品。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)原理

Cu+4HNO3（濃）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3NO2+5H2O2HNO3+NO↑+4H2O

3Cu+8HNO3（?。?Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O22NO2

2、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

儀器：微型操作臺(tái)1個(gè)、注射器1個(gè)、具支試管2支、V形側(cè)泡反應(yīng)管一支、橡膠塞、乳膠管

藥品：銅絲、銅片、濃硝酸、蒸餾水、氫氧化鈉溶液

3、實(shí)驗(yàn)裝置圖（略去微型操作臺(tái)裝置部分）

二、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.組裝實(shí)驗(yàn)儀器并檢查實(shí)驗(yàn)儀器的氣密性：如圖1所示組裝實(shí)驗(yàn)儀器，在V形側(cè)泡反應(yīng)管中加入適量的蒸餾水，打開止水夾，拉動(dòng)注射器，觀察V形側(cè)泡反應(yīng)管中水位的高度變化情況。若裝置氣密性良好，V形側(cè)泡反應(yīng)管中的左右液面會(huì)隨著注射器的拉動(dòng)而產(chǎn)生高度差。

2.添加藥品：在左側(cè)具支試管中加入適量濃硝酸，并在該具支試管的膠塞上鉆一小孔，利用小孔插入銅絲；在V形側(cè)泡反應(yīng)管如圖位置中加入少量銅片及適量蒸餾水（水位不易過高）；在另一支具支試管的膠塞上鉆一小孔，將注射器插入小孔中（注射器已排盡針筒內(nèi)空氣）

3.開始實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)前，將注射器的活塞往上拉，將右側(cè)具支試管中的空氣抽走；打開止水夾，將銅絲向下伸入溶液中，銅與濃硝酸發(fā)生劇烈反應(yīng)，溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色并產(chǎn)生大量紅棕色氣體；隨著氣體不斷溶于V形側(cè)泡反應(yīng)管中的蒸餾水，V形側(cè)泡反應(yīng)管中的溶液逐漸由無(wú)色變?yōu)榈{(lán)色，且銅表面有氣泡產(chǎn)生；反應(yīng)一段時(shí)間后，將銅絲向上拉，反應(yīng)停止；推動(dòng)注射器，將空氣注入右側(cè)具支試管，觀察到右側(cè)具支試管的氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色。

4.結(jié)束實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)完全停止后，將注射器的活塞往上拉，抽走右側(cè)具支試管中的NO2氣體，并通入NaOH溶液中，進(jìn)行尾氣處理。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

1.反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、安全，且可操作性較強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，可用于一般的中學(xué)化學(xué)課堂的實(shí)驗(yàn)演示。

2.銅與濃硝酸反應(yīng)的過程中，將銅絲制成可上下拉動(dòng)的模式，能很好地控制銅與濃硝酸的反應(yīng)的開始與停止。

3.利用V形側(cè)泡反應(yīng)管進(jìn)行銅與稀硝酸的反應(yīng)，反應(yīng)比較慢，即使反應(yīng)過快時(shí)，溶液可溢到V形側(cè)泡反應(yīng)管的側(cè)泡上，從而提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。

4.實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置一體化，能避免藥品的浪費(fèi)，并在短時(shí)間內(nèi)完成銅與濃稀硝酸反應(yīng)一體化，直觀觀察到銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的不同現(xiàn)象，有利于學(xué)生理解濃稀硝酸的氧化性強(qiáng)弱不同。

四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.濃硝酸具有強(qiáng)腐蝕性，在取濃硝酸過程中須謹(jǐn)慎小心；

2.銅與濃硝酸反應(yīng)劇烈，濃硝酸的量不易過多，以免產(chǎn)生的氣體從管內(nèi)沖出傷人和污染環(huán)境；

3.實(shí)驗(yàn)完畢后，要將裝置內(nèi)的液體和氣體一起注入氫氧化鈉溶液中，以免污染環(huán)境。

總之，改進(jìn)后的裝置簡(jiǎn)單易行，有利于反應(yīng)的反應(yīng)的進(jìn)行、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，防止環(huán)境污染，便于課堂上的演示。

參考文獻(xiàn)：

[1]衷明華《中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究》