文章編號(hào):1005-6629(2010)05-0015-02 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

人教版高二化學(xué)課本第一章第三節(jié)“硝酸”中有一驗(yàn)證硝酸的氧化性的實(shí)驗(yàn):銅與硝酸的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)操作:在兩支試管中各放入一小塊銅片，分別加入少量濃硝酸和稀硝酸，立即用帶導(dǎo)管的活塞塞緊試管口，并將導(dǎo)管通入另一盛有NaOH溶液的試管中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。反應(yīng)片刻后將加稀硝酸的試管上的活塞取下，使空氣進(jìn)入試管，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:加入濃硝酸的試管中，銅片溶解，較快產(chǎn)生紅棕色氣體，溶液逐漸變藍(lán);加入稀硝酸的試管中，銅片溶解，緩慢產(chǎn)生無色氣體，溶液逐漸變藍(lán)，當(dāng)空氣進(jìn)入試管后，試管上部的無色氣體變?yōu)榧t棕色。

本實(shí)驗(yàn)的目的是要通過以上“預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”驗(yàn)證濃硝酸與銅反應(yīng)生成Cu(N03)2與NO2; 稀硝酸與銅反應(yīng)生成Cu(NO3)2與NO， NO遇空氣生成NO2。

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中學(xué)生觀察到稀硝酸與銅反應(yīng)后的溶液的確呈藍(lán)色，但濃硝酸與銅反應(yīng)后的溶液卻呈綠色。課堂上，針對(duì)這種現(xiàn)象學(xué)生提出了質(zhì)疑，順著學(xué)生的疑問，我鼓勵(lì)、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了廣泛討論，學(xué)生提出了許多假設(shè)，最終歸納成兩種不同意見:一種認(rèn)為是Cu2+濃度差異造成的。另一種意見是:溶液呈綠色是Cu2+與NO2混合的結(jié)果。

為了證實(shí)上述觀點(diǎn)，學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究。

持第一種意見的同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及觀察到的現(xiàn)象:(1)取適量Cu(NO3)2固體于小燒杯中， 加適量水使部分會(huì)固體溶解。 (2)過濾(1)所得的混合物得Cu(NO3)2飽和溶液，觀察到Cu(NO3)2飽和溶液呈藍(lán)色。(3)將(2)所得飽和溶液分成兩等份于兩只試管中，向其中一支試管中慢慢加水稀釋，并與另一支試管中的原飽和溶液比較顏色，可觀察到稀釋過程中溶液顏色一直為藍(lán)色。

結(jié)論:驗(yàn)證了銅與濃、稀硝酸反應(yīng)溶液顏色不同并不是Cu2+濃度差異引起的。

持第二種意見的同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)及觀察到的現(xiàn)象:(1)取一支具支試管，支管上緊系一個(gè)氣球(如圖2所示)。(2)取少量濃硝酸與銅反應(yīng)的綠色溶液置于此裝置中，立即用橡膠塞塞緊試管口。(3)用酒精燈加熱試管，觀察到綠色溶液受熱時(shí)，試管中液面上出現(xiàn)棕色氣體，氣球慢慢膨脹，綠色溶液變成了藍(lán)色。(4)撤去酒精燈，等溶液冷卻后觀察到鼓起的氣球慢慢變癟，溶液的顏色又從藍(lán)色變?yōu)榫G色。

結(jié)論:驗(yàn)證了第二種觀點(diǎn)是正確的:因濃硝酸濃度大，氧化性強(qiáng)，反應(yīng)快，生成的NO2氣體部分溶解在溶液中，與生成的Cu2+形成綠色溶液(NO2溶于濃硝酸會(huì)呈黃色)。

另外，采用圖1裝置進(jìn)行稀硝酸與銅的反應(yīng)時(shí)，不易觀察到有無色的NO氣體產(chǎn)生，學(xué)生對(duì)此產(chǎn)生質(zhì)疑:Cu與濃、稀HNO3反應(yīng)還原產(chǎn)物究竟是什么氣體?學(xué)生再一次展開了討論，大多數(shù)同學(xué)的觀點(diǎn)是:由于試管內(nèi)的空氣不易排出，生成的NO溢出液面立即被氧化成紅棕色的NO2，導(dǎo)致觀察不到有無色氣體產(chǎn)生。另有少數(shù)學(xué)生認(rèn)為:Cu與濃、稀HNO3反應(yīng)產(chǎn)物相同， 都是 Cu(NO3)2與NO2，不同的是稀硝酸與銅反應(yīng)比較緩慢。為此，在老師指導(dǎo)下學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)(如圖3)，采用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到了較理想的效果。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的操作及現(xiàn)象:(1)將分液漏斗的活塞打開，從J型管的長(zhǎng)管口注入稀硝酸，一直注到液面至分液漏斗的活塞處，即左管液面上不再留有氣泡為止，保證銅絲與稀硝酸接觸時(shí)無空氣。(2)關(guān)閉活塞，用灑精燈在J型管的短管一側(cè)稍微加熱，當(dāng)銅絲上有氣泡產(chǎn)生時(shí)立即撤燈。可觀察到銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體將液體壓向長(zhǎng)管，使銅絲與稀硝酸脫離接觸時(shí)，反應(yīng)自行停止，在J型管的短管內(nèi)可觀察到有無色氣體。(3)再將活塞慢慢打開，可立即觀察到分液漏斗內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)。

由此說明，銅與濃、稀硝酸反應(yīng)，還原產(chǎn)物分別為NO2和NO。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的不僅僅是為了記住知識(shí)，還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何發(fā)現(xiàn)問題，以及嘗試著找到解決問題的方法。這樣一來，不僅使他們能夠很好地理解所學(xué)知識(shí)，還通過自己的參與將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。因此，上述探究實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)理論上很好的體現(xiàn)了“過程和結(jié)論都重要”的新課程理念。