徐海龍

銅與濃、稀硝酸反應實驗是試管實驗，敞口污染環(huán)境。蘇教版化學教材對這兩個實驗予以了改進。但我認為仍然存在一些缺陷，據(jù)此設(shè)計了這套裝置能在短時間內(nèi)做完過銅與濃稀硝酸反應等多個實驗，給老師上課贏得了時間。

實驗改進 綜合設(shè)計 課堂高效

一、實驗目的

在舊人教版化學教材以及在新課標蘇教版《化學》（必須一）教材中，銅與濃、稀硝酸反應實驗是中學化學探究硝酸強氧化性的重要實驗。舊人教版化學教材采用的是試管實驗，敞口污染環(huán)境。蘇教版化學教材對這兩個實驗予以了改進。但我認為仍然存在一些缺陷：

1.銅與濃硝酸反應不能排盡空氣，使學生誤認為銅與濃硝酸反應先產(chǎn)生 NO又被氧化成 NO2。

2.銅與稀硝酸反應不能排盡空氣，使學生不能明顯觀察到的NO產(chǎn)生和NO轉(zhuǎn)化為NO2的過程。

3.濃、稀硝酸分別取藥品，沒有將濃硝酸轉(zhuǎn)化為稀硝酸重復利用，從而造成不必要的藥品浪費。

4.NO和NO2有毒實驗中不能將其完全吸收，尤其在拆解洗刷裝置時會危害師生的身體健康，不利于開展學生實驗。

我在實際教學中對這兩個實驗進行了改進，設(shè)計了一套銅與濃、稀硝酸的綜合反應裝置，在實驗過程中可體現(xiàn)5個基本反應、2個拓展反應。整個裝置簡單，易于操作，實驗效果良好，整個實驗只需5分鐘左右的時間，它不僅適合教師演示，也適合進行學生分組實驗，反應分三個階段，可使反應隨時發(fā)生隨時停止便于學生觀察總結(jié)實驗現(xiàn)象。

二、實驗儀器及試劑

30ml的偏口玻璃注射器1支、配套的導氣管、橡皮管、止水夾、帶鐵夾的鐵架臺1個、細銅絲、濃硝酸、水、氫氧化鈉溶液。

三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

注意：按圖示連接裝置，將針筒夾在鐵架臺上向上60度傾斜并且偏口向上。

四、實驗操作部分

1.銅與濃硝酸反應的實驗

（1）打開止水夾，拔下A裝置注射器內(nèi)的活塞，向注射器的玻璃筒內(nèi)放入少量已繞5圈成螺旋狀的細銅絲。銅絲比針筒內(nèi)徑略寬，當推入針筒前端時可被固定，從而可以實現(xiàn)操作時的固液分離。

（2）裝上注射器的玻璃活塞，推動活塞排盡玻璃筒內(nèi)的空氣，吸入5ml的濃硝酸，迅速將導氣管移入B裝置的氫氧化鈉溶液中，再推動活塞排盡玻璃筒內(nèi)的空氣。

（3）迅速夾好止水夾，反應開始，注射器活塞移動，至固液分離時反應停止。觀察實驗現(xiàn)象。

（4）實驗現(xiàn)象及其有關(guān)反應方程式：

銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，活塞外移，針筒內(nèi)氣體為紅棕色，溶液呈藍綠色。

Cu + 4HNO3（濃） = Cu（NO3）2 +2NO2↑+ 2H2O

2.NO2 受壓強影響的化學平衡實驗

（1）迅速抽動注射器的活塞觀察實驗現(xiàn)象。

（2）實驗現(xiàn)象及其有關(guān)反應方程式：

氣體顏色先變淺后加深，但是比原來氣體顏色略淺。

3.銅與稀硝酸反應的實驗

（1）打開止水夾，將導管移入水中，抽動注射器內(nèi)的活塞外移，向注射器的玻璃筒內(nèi)吸入5到10ml的水，使的NO 2溶解，濃硝酸轉(zhuǎn)化為稀硝酸。

（2）推動活塞排盡玻璃筒內(nèi)的氣體，關(guān)閉止水夾。將導管移入氫氧化鈉溶液中，觀察注射器內(nèi)實驗現(xiàn)象。

（3）待注射器玻璃筒內(nèi)的無色氣體的體積約為2ml時，打止水夾，取出導氣管，拉動活塞吸入少量的空氣后，關(guān)閉止水夾，再迅速將導氣管插入氫氧化鈉溶液中。觀察實驗現(xiàn)象。

（4）實驗現(xiàn)象及其有關(guān)反應方程式

氣體顏色變淺，溶液由藍綠色轉(zhuǎn)化為藍色溶液，銅絲上有氣泡產(chǎn)生，活塞逐漸外移，產(chǎn)生無色氣體，但吸入空氣后迅速變成紅棕色。

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2

4.尾氣處理

（1）打開止水夾，抽動注射器的活塞，吸入氫氧化鈉溶液反復清洗2～3次，吸入水反復清洗2～3次，可實現(xiàn)裝置中無有毒氣體。

（2）實驗現(xiàn)象及其有關(guān)反應方程式：

紅棕色氣體完全被吸收溶解

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O

五、裝置改進的意義

首先，這套裝置能在短時間內(nèi)做完過銅與濃稀硝酸反應、二氧化氮與水反應、一氧化氮和氧氣反應、NO2受壓強影響的化學平衡實驗、一氧化氮和二氧化氮氣體與氫氧化鈉反應，以及硝酸銅和氫氧化鈉的反應，給老師上課贏得了時間；其二，實驗裝置所需儀器少、操作簡單，有利于學生課內(nèi)外開展實驗；其三，裝置排盡空氣，使學生清晰的觀察到銅與濃硝酸產(chǎn)生NO2。銅與稀硝酸反應明顯看到NO的產(chǎn)生及其NO轉(zhuǎn)化為NO2的過程。其四，將NO和NO2有毒氣體完全吸收，不危害師生的身體健康。濃硝酸用量少轉(zhuǎn)化為稀硝酸，從而減少不必要的藥品浪費。