陳振娣 趙曉智 衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系)

銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)選自蘇教版新教材《化學(xué)1》，筆者對(duì)該反應(yīng)裝置進(jìn)行改進(jìn)，在同一裝置中進(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不同的理解，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)有更深層、更全面的理解。而且利用注射器代替分液漏斗，更容易控制反應(yīng)速率，反應(yīng)速率更加明顯，遵循了綠色化學(xué)和微型實(shí)驗(yàn)的要求，力求提高實(shí)驗(yàn)的安全性，減少實(shí)驗(yàn)用劑量，降低尾氣毒害性。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1．利用濃硝酸與銅反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化氮，與蒸餾水反應(yīng)形成稀硝酸，從而在同一裝置中進(jìn)行銅與濃、稀硝酸反應(yīng)，有利于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于學(xué)生對(duì)不同濃度的硝酸氧化性不同的理解；

2．用氫氧化鈉溶液吸收二氧化氮尾氣，防止其泄露；

3．采用生活中的廢棄物如注射器等替代原設(shè)計(jì)器材，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念，并且采用了尾氣處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)；

4．銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)以及其尾氣處理在同一套裝置中進(jìn)行，方便快捷，且采用的是微型儀器，減少化學(xué)試劑用量，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染。

二、實(shí)驗(yàn)原理

Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O

3NO2+H2O==2HNO3+NO↑

Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+NO↑+4H2O

2NaOH+2NO2==NaNO3+NaNO2+H2O

2NO+O2==2NO2

三、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

1.實(shí)驗(yàn)儀器：注射器、側(cè)泡具支試管、V形側(cè)泡反應(yīng)管。

2.實(shí)驗(yàn)藥品：濃硝酸、蒸餾水、銅片、氫氧化鈉溶液。

四、實(shí)驗(yàn)裝置

圖 實(shí)驗(yàn)裝置

五、實(shí)驗(yàn)步驟及其現(xiàn)象

1．按上圖連接裝置；

2．檢查裝置的氣密性；

3．往側(cè)泡具支管加入銅片，往上端的注射器加入少量濃硝酸，往V形側(cè)泡反應(yīng)管的V形凹槽中加入蒸餾水和銅片，往V形側(cè)泡反應(yīng)管的第三個(gè)凹槽加入氫氧化鈉溶液，第二支橫放的注射器先抽取2ml空氣；

4．反應(yīng)開始，將濃硝酸緩慢滴加到側(cè)泡具支管中，過一會(huì)兒觀察到側(cè)泡具支管的溶液由無色變?yōu)樗{(lán)綠色，且上方的試管壁變?yōu)榧t棕色；而V形側(cè)泡反應(yīng)管的V形凹槽中的銅片表面不斷出現(xiàn)小氣泡，其中的溶液慢慢變?yōu)榈{(lán)色;而裝有氫氧化鈉溶液的V形側(cè)泡反應(yīng)管的第三個(gè)凹槽無明顯現(xiàn)象。

5．橫放的注射器往上拉，可看到注射器內(nèi)逐漸變?yōu)榧t棕色。

六、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋

1．將濃硝酸滴加到側(cè)泡具支管中，銅與濃硝酸反應(yīng)，產(chǎn)生紅棕色氣體為二氧化氮?dú)怏w；溶液由無色變?yōu)樗{(lán)綠色，是由于生成硝酸銅，反應(yīng)方程式為：

Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+H2O，用手觸摸試管底部燙手，可知反應(yīng)是放熱的。

2．側(cè)泡具支管中產(chǎn)生的二氧化氮跑到V形側(cè)泡反應(yīng)管的V形凹槽中，隨著二氧化氮?dú)怏w不斷溶于蒸餾水中，生成稀硝酸，此時(shí)稀硝酸與水反應(yīng)，生成硝酸銅(溶液變?yōu)樗{(lán)綠色)和一氧化氮(銅表面產(chǎn)生小氣泡)；剩余的二氧化氮跑到V形側(cè)泡反應(yīng)管的第三個(gè)凹槽，與氫氧化鈉溶液發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：

2NaOH+2NO2==NaNO3+NaNO2+H2O

3．橫放的注射器往上拉,無色氣體一氧化氮被吸入注射器后與其中的空氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮?dú)怏w。

七、注意事項(xiàng)

1．注射器的針頭不能太大，否則滴加濃硝酸速度過快，反應(yīng)太劇烈，把V形側(cè)泡反應(yīng)管的V形凹槽中的液體沖到氫氧化鈉溶液中，造成實(shí)驗(yàn)失敗。

2．微型儀器裝置比較小，裝藥品必須小心。

八、裝置的優(yōu)點(diǎn)

1.該裝置的氣密性良好，防止NO、NO2的泄露；

2.該實(shí)驗(yàn)裝置可以使銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)，且用NaOH溶液吸收過量的NO2，而橫著的注射器可用于檢驗(yàn)剩余的NO；

3.而V形側(cè)泡反應(yīng)管可防止反應(yīng)過快，蒸餾水可跑到裝有V形側(cè)泡反應(yīng)管的前兩個(gè)凹槽中；

4.注射器可以控制銅片與濃硝酸的反應(yīng)；

5.試驗(yàn)后無污染，符合綠色化學(xué)和微型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)理念；

6.常規(guī)實(shí)驗(yàn)污染是相當(dāng)嚴(yán)重的，刺激的氣味使人難以忍受，而微型實(shí)驗(yàn)用量少，即使有所泄漏產(chǎn)生的危害也小，少量的尾氣處理起來也很方便。

[1]沈戮.一組微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào),2009,15(4):100-103.

[2]王建民.蘇教版高一年級(jí)上《銅與濃稀硝酸的反應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì).