佃武杰 黃燕灃 衷明華
(韓山師范學(xué)院化學(xué)系,廣東 潮州 521041)
銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)行人教版高中化學(xué)必修一中占據(jù)重要地位的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)觀察銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,學(xué)生可以更直觀的了解硝酸濃度不同氧化性不同以及硝酸的強(qiáng)氧化性。常規(guī)實(shí)驗(yàn)中,濃硝酸與銅反應(yīng)非常激烈,危險(xiǎn)性高,反應(yīng)過(guò)程不容易控制,且產(chǎn)生的尾氣會(huì)污染環(huán)境。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是用微型化實(shí)驗(yàn)儀器裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其藥品用量較少(是一般實(shí)驗(yàn)用量的幾十分之一),但是效果更明顯、安全、方便和防止污染環(huán)境的作用。微型實(shí)驗(yàn)運(yùn)用于中學(xué)化學(xué)教學(xué)中可操作性更強(qiáng),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯,且安全性更高,適合一般的中學(xué)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示。
以下是通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)對(duì)銅與濃、稀硝酸反應(yīng)進(jìn)行一體化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),希望能達(dá)到更好的教學(xué)效果。
利用蒸餾水吸收銅與濃硝酸反應(yīng)生成二氧化氮后形成的稀硝酸,進(jìn)行銅與濃、稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及反應(yīng)產(chǎn)物的對(duì)比,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)不同濃度的硝酸氧化性以及反應(yīng)產(chǎn)物不同的理解,同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。
CU+4HNO3(濃)==CU(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3NO2+ H2O ==2 HNO3+ NO↑
3CU+8HNO3(稀)==3CU(NO3) + 2NO↑+ 4H2O
2NO + O2==2NO2
(1)儀器:操作臺(tái)1個(gè)、U形管1支、小試管1支、注射器2支、橡膠塞2個(gè)。
(2)藥品:銅片、濃硝酸、蒸餾水、稀氫氧化鈉溶液等。
圖 實(shí)驗(yàn)裝置(略去微型操作臺(tái)裝置部分)
(1)添加藥品與連接裝置:在U形管和小試管中各放入一小塊銅片。向U形管加水至浸過(guò)彎管部分以形成液封,并將小試管放進(jìn)U形管A端,并將U形管兩端用已經(jīng)組裝好的注射器與橡皮塞塞住,如上圖連接裝置。
(2)開始實(shí)驗(yàn):推動(dòng)注射器向小試管加入4~5滴濃硝酸,使銅片和濃硝酸發(fā)生反應(yīng),溶液由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色(硝酸銅的產(chǎn)生),產(chǎn)生紅棕色的NO2氣體。用手觸摸U形管大管端外壁燙手,可知是反應(yīng)發(fā)熱。紅棕色的NO2氣體漸漸充滿U形管的A端,NO2氣體不斷溶解于管內(nèi)液封的水中,生成稀硝酸,U形管里的銅片此時(shí)會(huì)在其表面不斷出現(xiàn)小氣泡,而U形管B端液柱上的氣體仍然保持無(wú)色,該現(xiàn)象表明銅與稀硝酸反應(yīng)生成無(wú)色的NO氣體。片刻后,推動(dòng)注射器B使空氣進(jìn)入,很快U形管B端液柱上可以看到無(wú)色氣體逐漸變?yōu)榧t棕色的氣體。由此證明U形管B端液柱上的無(wú)色氣體NO與進(jìn)入的空氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2氣體。
(3)結(jié)束實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,分別用注射器A、B抽取U形管里面反應(yīng)產(chǎn)物的氣體并注入稀氫氧化鈉溶液(防止尾氣污染環(huán)境),結(jié)束實(shí)驗(yàn)。
1、反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、安全,且可操作性較強(qiáng),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,適用于一般的中學(xué)教學(xué)課堂演示實(shí)驗(yàn)以及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。
2、利用微型實(shí)驗(yàn),提高了實(shí)驗(yàn)的安全性,并且節(jié)省藥品和時(shí)間,實(shí)用性較強(qiáng)。
3、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)裝置一體化,前一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物,這樣能充分利用資源,并在短時(shí)間內(nèi)完成銅與濃、稀硝酸反應(yīng)一體化,直觀觀察到銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的不同現(xiàn)象有利于學(xué)生對(duì)硝酸濃度不同,則氧化性不同的理解。
[1]衷明華.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[M]廣州:暨南大學(xué)出版社2010.
[2]蔡奕紅,衷明華.銅與濃、稀硝酸反應(yīng)一體化微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J]中學(xué)教學(xué)參考,2013,(11):93.