HNO3和Cu反應(yīng)實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)

方明珠

摘 要：蘇教版高中《化學(xué)必修1》教材設(shè)計(jì)了濃硝酸和Cu反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作不好控制、現(xiàn)象不明顯、現(xiàn)象與本質(zhì)不能完全統(tǒng)一、污染環(huán)境，巧借中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見儀器、藥品對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：吸耳球；飽和Na2CO3溶液；濃硝酸；銅絲；NaOH溶液

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能、培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)等起著重要作用。HNO3和Cu反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，在不同版本的教材中均有出現(xiàn)，如蘇教版《化學(xué)必修1》專題4第二單元設(shè)計(jì)了濃硝酸和Cu反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

但按照教材實(shí)驗(yàn)裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)存在以下缺點(diǎn)：

1.不易控制反應(yīng)的開始與停止。

2.濃HNO3和Cu反應(yīng)是直接生成NO2，還是生成NO與裝置內(nèi)O2反應(yīng)生成NO2？有疑惑。

3.稀HNO3和Cu反應(yīng)生成無色氣體NO遇空氣變紅棕色，較短時(shí)間內(nèi)很難看清楚。

4.缺少尾氣處理。

濃HNO3和Cu反應(yīng)生成NO2，NO2溶于水生成NO，稀HNO3和Cu反應(yīng)生成NO遇空氣變NO2，兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物間存在緊密聯(lián)系，實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)條件要求嚴(yán)格，不少教師因?yàn)閷?shí)驗(yàn)操作不方便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，現(xiàn)象與本質(zhì)不能完全統(tǒng)一，濃硝酸易揮發(fā)且腐蝕性強(qiáng)，氮氧化物毒性較大，污染環(huán)境等原因，所以把實(shí)驗(yàn)操作改為“視頻實(shí)驗(yàn)”甚至是“口頭實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生缺少對(duì)這些知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，不能更好地理解和掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，教師沒能對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)屬可惜。

筆者巧借中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室常見儀器、藥品對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行再改進(jìn)，供同行參考。具體情況如下：

一、實(shí)驗(yàn)原理

Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2↑

Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

二、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

吸耳球、分液漏斗、橡膠塞、具支大試管、止水夾、試管、小燒杯、粗銅絲（下端纏繞細(xì)銅絲）、飽和Na2CO3溶液、濃硝酸、NaOH溶液等。

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖

四、實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象

1.按上圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢查裝置氣密性。小試管中預(yù)先加入適量水，把小燒杯改為加入Ca（OH）2溶液的小試管，導(dǎo)管末端插入液面下。

2.從分液漏斗向具支大試管加入2mL濃硝酸。

3.打開止水夾和分液漏斗下端的旋塞，通過分液漏斗向具支大試管中逐滴加入飽和Na2CO3溶液，直到Ca（OH）2溶液中有較大量的白色沉淀生成。

4.關(guān)閉分液漏斗下端的旋塞，把生成沉淀的小試管換成加入適量NaOH溶液的小燒杯，導(dǎo)管末端插入液面下。將粗銅絲（下端纏繞細(xì)銅絲）伸入具支大試管，使銅絲與濃硝酸反應(yīng)，觀察反應(yīng)產(chǎn)生氣體顏色和該氣體與水反應(yīng)生成氣體顏色，現(xiàn)象明顯后抽出銅絲，停止反應(yīng)。

5.從分液漏斗向具支大試管內(nèi)加5mL水，稀釋硝酸，關(guān)閉分液漏斗上端活塞和下端旋塞，將銅絲再伸入具支大試管，使銅絲與稀硝酸反應(yīng)，觀察到具支大試管中氣體顏色逐漸變成無色，燒杯中導(dǎo)管末端不斷有氣泡產(chǎn)生，打開分液漏斗下端旋塞，關(guān)閉止水夾4秒。

6.打開分液漏斗上端活塞，迅速用吸耳球通過分液漏斗向具支大試管內(nèi)吹入空氣，具支大試管中無色氣體立即變成紅棕色。

7.抽出銅絲，打開止水夾，用吸耳球通過分液漏斗繼續(xù)向具支大試管內(nèi)吹入空氣（有利于尾氣處理）。

五、實(shí)驗(yàn)反思

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后操作方便，現(xiàn)象明顯，現(xiàn)象與本質(zhì)能完全統(tǒng)一，學(xué)生更直觀更準(zhǔn)確地理解銅分別和濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)知識(shí)以及部分含氮化合物間的轉(zhuǎn)化知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生量變到質(zhì)變的觀點(diǎn)以及環(huán)境保護(hù)意識(shí)，創(chuàng)新能力和學(xué)以致用的能力，還培養(yǎng)了學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

編輯 高 瓊