銅與稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和探討

李凱芳

【摘 要】 銅與稀硝酸反應(yīng)制取NO的反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)必做的演示實(shí)驗(yàn)，教材實(shí)驗(yàn)雖然比較簡單，但是存在很多問題。本文對實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的原因進(jìn)行分析并做探討。

【關(guān)鍵詞】硝酸與銅反應(yīng)；實(shí)驗(yàn)裝置；一氧化氮；探討

稀硝酸與銅的反應(yīng)是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)重要反應(yīng)。做好稀硝酸與銅反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)對于認(rèn)識(shí)硝酸的氧化性有很大幫助，以及在次實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生NO和NO2的性質(zhì)產(chǎn)生深刻的認(rèn)識(shí)。新人教版化學(xué)《必修2》已經(jīng)將次實(shí)驗(yàn)刪除。若按照舊人教版教科書《化學(xué)》第二冊的做法，向放入銅片的試管中加入稀硝酸反應(yīng)速度很慢，由于沒有排出試管內(nèi)的空氣，看到的氣體也不是無色而是紅棕色，會(huì)讓學(xué)生誤認(rèn)為稀硝酸與銅的反應(yīng)產(chǎn)生NO2，并且在實(shí)驗(yàn)完畢后取下裝稀硝酸試管的膠塞后產(chǎn)生的NOz氣體很容易逸出到空氣中污染環(huán)境，危害了師生健康。因此本文從環(huán)保的角度出發(fā)對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)并作探討。

一、教材實(shí)驗(yàn)

舊人教版《化學(xué)》第二冊硝酸一節(jié)。在一支試管中放入一小塊銅片，加入少量稀硝酸，立即用帶導(dǎo)管的膠塞塞住試管口，并將導(dǎo)管通入另一盛有NaOH溶液的試管（如下圖）。觀察發(fā)生的現(xiàn)象。反應(yīng)片刻后，將加入稀硝酸的試管上的膠塞取下，使空氣進(jìn)入試管，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

評價(jià)：該實(shí)驗(yàn)的原理為3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO

+4H2O，雖然實(shí)驗(yàn)裝置和操作看似簡單， 但存在著明顯的不足： 稀硝酸與銅片的反應(yīng)速度相對緩慢，產(chǎn)生的氣體量少且NO易被試管中的氧氣氧化而呈紅棕色，導(dǎo)致學(xué)生混淆濃、稀硝酸與銅的反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)產(chǎn)物。同時(shí)該方法產(chǎn)生的NO、NO2會(huì)對環(huán)境造成污染，不符合“綠色化學(xué)”理念。教材對稀硝酸與銅反應(yīng)的溶液呈藍(lán)色，沒有做任何解釋。

二、銅與稀硝酸的反應(yīng)的改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)用品

①u形管 ②分液漏斗 ③長頸漏斗 ④稀硝酸（4mol/L）⑤銅片 ⑥水 ⑦大頭針

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象：①將u形管和分液漏斗，長頸漏斗以及插有大頭針的銅片按右圖裝置進(jìn)行組裝儀器。

②打開分液漏斗活塞向分液漏斗中加入稀硝酸至u形管右端最高處齊平，可以看到u形管右端銅與稀硝酸緩慢發(fā)生反應(yīng)，有無色氣泡產(chǎn)生，U型管右端液面慢慢下降，由于u形管右端反生產(chǎn)生氣體的壓力使左端液面上升，反應(yīng)由慢到快，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色。隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行直到銅片和硝酸分離。

③打開分液漏斗活塞，無色氣體進(jìn)入分液漏斗，馬上變成紅棕色氣體。

④關(guān)閉活塞，可以看到紅棕色氣體充滿整個(gè)分液漏斗。

⑤打開分液漏斗蓋，向分液漏斗中加水并輕輕震蕩，此時(shí)可以看到紅棕色氣體變成無色

3.改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）反應(yīng)在缺氧條件下進(jìn)行，使同學(xué)們觀察到了NO的“廬山真面目”——無色氣體；

（2）NO氣體將液體從U型管右邊排入左邊，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)；

（3）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；

（4）器材簡單，操作方便，現(xiàn)象明顯。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅宿星.伍遠(yuǎn)輝.孫東來.銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中硝酸濃稀界限的研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012（10），第15卷（5），67-68

[2]孫亮.銅與稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)[J].課堂內(nèi)外，2013（3），166