尚廣斗

1問題的提出

銅與稀硝酸反應的實驗是中學化學的重要演示實驗之一，如圖1所示為人教版高中第二冊第16頁[實驗1-7]圖1-18所示的實驗裝置，演示過程中發(fā)現(xiàn)該實驗存在以下缺點。

①反應一旦進行，就難以及時終止；②便于收集產生的氣體，但無法進一步進行氣體產物的性質實驗；③反應生成的NO氣體因接觸空氣生成紅棕色的NO₂氣體影響觀察NO氣體的顏色：④反應生成的NO氣體不能夠被NaOH溶液吸收。

現(xiàn)將銅與稀硝酸反應的實驗加以改進。

2實驗用品

2.1儀器

青霉素瓶、10ml一次性醫(yī)用塑料注射器等。

2.2藥品

粗銅絲、大約4mol／L的稀硝酸、NaOH溶液、蒸餾水等。

3實驗裝置

如圖2所示。

4實驗操作

4.1銅與稀硝酸反應的實驗

4.1.1先用注射器向封口、潔凈的青霉素瓶注入大約10ml稀硝酸，然后將兩根粗銅絲的其中一端都打磨成針狀再插入青霉素瓶內。使銅絲下端位于液面以上。

4.1.2用10ml注射器將青霉素瓶內的剩余空氣盡量抽盡(抽2—3次)，再將內無空氣的該注射器的針頭插入青霉素瓶內，注意應使針頭下端位于液面以上。

4.1.3給青霉素瓶熱水浴加熱一會兒，按下兩根銅絲，觀察發(fā)生的實驗現(xiàn)象，可以看到：銅絲表面有無色氣泡產生，溶液變成藍色。由于產生大量無色氣體，瓶內氣壓增加到一定程度時，注射器的活塞被迫向外移動，從而用注射器收集到無色的NO氣體。

4.1.4當注射器收集到大約5mlNO氣體時。上移銅絲使其下端脫離液面，反應隨即停止。將注射器從青霉素瓶上取下備用。再用另外一支干燥的注射器使用上述裝置用同樣的方法制取并收集約5ml NO氣體。

4.2一氧化氮的性質實驗

4.2.1溶解性。將盛有5ml NO氣體注射器的針頭插入盛有水的燒杯中，吸入適量水振蕩，觀察現(xiàn)象。可看到氣體的體積無明顯變化，說明NO難溶于水且不與水反應。

4.2.2與氧氣反應。向盛有5ml NO的于燥注射器內吸入適量空氣。觀察注射器內發(fā)生的實驗現(xiàn)象，可以看到：無色氣體變成紅棕色。說明NO易跟O₂反應生成紅棕色的NO₂氣體。

將該注射器的針頭插入水中并向該注射器內抽入少量蒸餾水，保持注射器內的活塞位置不變，觀察發(fā)生的實驗現(xiàn)象，可以看到：紅棕色氣體變成無色，注射器內液面上升，說明NO₂易溶于水且與水反應。

4.2.3實驗完成后，用NaOH溶液等對廢氣、廢液進行處理。

5改進意義

該實驗方法用青霉素瓶作為反應器使銅與稀硝酸反應在幾乎隔絕空氣的條件下進行。避免了氣體產物與空氣的直接接觸，便于及時觀察到NO氣體顏色的“本來面目”。并可用注射器收集到較純的NO氣體，從而可進行NO的性質實驗。

由于實驗在封閉體系中進行，無有毒氣體排放，避免了空氣污染。

實驗中可隨時通過上下移動銅絲，可以控制反應的發(fā)生、快慢和停止。

組裝一套該裝置器材簡單，材料易得，操作方便，可進行多次演示。

該裝置也適合于演示銅與濃硝酸反應并制取NO₂等實驗。