銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

董景禮

銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，是魯科版《化學(xué)1》中探究硝酸具有強(qiáng)氧化性的一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。針對(duì)該實(shí)驗(yàn)存在的諸多缺陷，我們?cè)诮虒W(xué)中進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)，現(xiàn)分享如下。

1問(wèn)題的提出

教材中的實(shí)驗(yàn)是按照?qǐng)D1來(lái)進(jìn)行的。

該實(shí)驗(yàn)存在一些不足之處：一是銅與濃稀硝酸的實(shí)驗(yàn)分開(kāi)做，操作費(fèi)時(shí)、費(fèi)藥品；二是銅和稀硝酸的反應(yīng)沒(méi)有隔絕空氣，很難觀察到無(wú)色氣體變成紅棕色的過(guò)程；三是反應(yīng)產(chǎn)生的NO2、NO會(huì)逸散到空氣中造成環(huán)境污染。

為了克服以上弊端，同時(shí)有利于學(xué)生對(duì)濃度不同的硝酸氧化性不同的理解，我們對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

2改進(jìn)的目的

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，進(jìn)行銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)現(xiàn)象和反應(yīng)產(chǎn)物的對(duì)比，使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)濃、稀硝酸氧化性不同的理解；利用實(shí)驗(yàn)探究的方法，培養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作能力。

3實(shí)驗(yàn)改進(jìn)及特點(diǎn)

選取常見(jiàn)的醫(yī)療器械改進(jìn)裝置：選取100mL醫(yī)用玻璃吊瓶1只、5mL注射器1只（配細(xì)針頭）、5mL注射器外筒1只（配粗針頭），裝配成圖2所示的裝置。

改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，將銅與濃稀硝酸兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有效整合，實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便、藥品用量少，現(xiàn)象對(duì)比鮮明；實(shí)驗(yàn)在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，能觀察到無(wú)色氣體變成紅棕色氣體的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了NO與NO2的轉(zhuǎn)化，實(shí)驗(yàn)效果很好；尾氣處理科學(xué)、環(huán)保，符合綠色化學(xué)理念。

4實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論

4.1實(shí)驗(yàn)用品

藥品：銅片、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、蒸餾水。

儀器用品：100ml玻璃吊瓶1只，5ml注射器2只，20ml注射劑4只。

4.2實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象

4.2.1銅與濃硝酸的反應(yīng)

向玻璃吊瓶中加入一定量銅片，蓋緊橡皮塞。用5ml注射器抽取3ml濃硝酸注入玻璃吊瓶中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（反應(yīng)劇烈，有大量紅棕色氣體產(chǎn)生）。

4.2.2二氧化氮與一氧化氮的相互轉(zhuǎn)化

待玻璃吊瓶?jī)?nèi)充滿紅棕色氣體時(shí)，用注射器抽出一定量氣體，然后再抽入一定量水，充分振蕩。待紅棕色全部消失，將注射器針頭向上，再吸入少量空氣，觀察現(xiàn)象（紅棕色氣體變?yōu)闊o(wú)色；無(wú)色氣體又變?yōu)榧t棕色）。

4.2.3溶液酸性的檢驗(yàn)

將4.2.2中注射器內(nèi)的少量溶液注入盛有紫色石蕊溶液的試管中，觀察現(xiàn)象（紫色石蕊溶液變紅）。

4.2.4銅與稀硝酸的反應(yīng)

用注射器向玻璃吊瓶中注入一定量蒸餾水，將濃硝酸稀釋，充分振蕩，觀察現(xiàn)象（銅片表面有無(wú)色氣泡產(chǎn)生，生成無(wú)色氣體）。

4.2.5對(duì)無(wú)色氣體的檢驗(yàn)

用注射器再抽出一定量無(wú)色氣體，然后抽入一定量空氣（氣體由無(wú)色變成了紅棕色）。

4.2.6尾氣處理

用注射器向玻璃吊瓶中注入足量氫氧化鈉溶液，并用注射器注入足量空氣，直至紅棕色氣體全部消失且出現(xiàn)藍(lán)色絮狀沉淀，則氮氧化物反應(yīng)完全。同時(shí)將前面注射器中的氣體及液體也緩慢注入氫氧化鈉溶液中，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣的科學(xué)處理。

4.3實(shí)驗(yàn)結(jié)論

銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，與稀硝酸反應(yīng)生成NO，且濃度不同的硝酸氧化性不同，濃度越大，反應(yīng)越劇烈，硝酸的氧化性越強(qiáng)。

反應(yīng)方程式為：Cu + 4HNO3（濃）= Cu（NO3）2 + 2NO2 ↑+2H2O ；3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ；2NO+O2 = 2NO2；3Cu + 8HNO3（?。?= 3Cu（NO3）2 + 2NO ↑+ 4H2O 。

5問(wèn)題及思考

該裝置具有多用途，還可以進(jìn)行SO2、H2S、Cl2的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等，但是在該實(shí)驗(yàn)中，銅片、濃硝酸的用量以及濃硝酸稀釋時(shí)水的用量都要反復(fù)探究，因此實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性有待進(jìn)一步提高。endprint