文 代黎娜 王小慶

銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新

文 代黎娜 王小慶

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出要“樹立綠色化學(xué)思想、形成綠色化學(xué)的觀念”，這意味著“綠色化學(xué)”思想已成為化學(xué)課程與教學(xué)的重要目標(biāo)和內(nèi)容。

在人教版化學(xué)1（必修）第四章中，氮元素的重要化合物之一硝酸的氧化性是教學(xué)的重難點(diǎn)，硝酸與金屬銅反應(yīng)體現(xiàn)硝酸的氧化性，具體反應(yīng)有2種：銅與濃硝酸混合，銅與稀硝酸反應(yīng)。出于避免環(huán)境污染的考慮，人教版教材中并未安排該實(shí)驗(yàn)，在教師用書中建議可補(bǔ)充該演示實(shí)驗(yàn)，但應(yīng)使用較長的細(xì)銅絲，便于抽出，減少污染。筆者對銅與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，使銅與濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物NO2又與H2O、空氣中的O2反應(yīng)，使其最終變?yōu)橄跛崛苡谒?，避免產(chǎn)生環(huán)境污染，整個(gè)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)裝置簡便、操作易行，并對產(chǎn)物NO2以趣味實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行后續(xù)處理，實(shí)現(xiàn)“零污染”，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)綠色化的目的。

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)銅與濃硝酸的化學(xué)反應(yīng)，通過該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體會(huì)知識與實(shí)際生活的聯(lián)系，培養(yǎng)環(huán)保意識，體會(huì)知識間的聯(lián)系在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的重要性，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新意識。

2.實(shí)驗(yàn)原理

Cu + 4HNO3(濃)= Cu(NO3)2+ 2NO2↑ + 2H2O

3NO2+ H2O = 2HNO3+ NO

2NO + O2= 2NO2

3.實(shí)驗(yàn)用品

細(xì)銅絲、濃硝酸、蒸餾水、燒杯、2支塑料注射器（規(guī)格分別為5 mL和20 mL）、塑料輸液袋（規(guī)格為100 mL）。

4.實(shí)驗(yàn)裝置（如圖1所示）

圖1

5.實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

（1）用規(guī)格為5 mL的注射器吸取少量濃硝酸（約2 mL），注入空的塑料輸液袋內(nèi)。

（2）將細(xì)銅絲繞成圈，放于規(guī)格為20 mL的注射器內(nèi)，按下壓縮柄，排出注射器內(nèi)空氣；插入裝有濃硝酸的輸液袋，抽提注射器壓縮柄使?jié)庀跛嵛胱⑸淦鲀?nèi)，銅與濃硝酸接觸立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，觀察到反應(yīng)容器內(nèi)產(chǎn)生紅棕色氣體NO2，溶液變?yōu)樗{(lán)綠色；一段時(shí)間后，按下注射器壓縮柄，使注射器內(nèi)的氣體、液體進(jìn)入輸液袋內(nèi)，拔出注射器。

（3）用注射器向輸液袋中注入蒸餾水（約10 mL），充分振蕩，產(chǎn)生的紅棕色氣體NO2與H2O充分反應(yīng)，觀察到紅棕色氣體變?yōu)闊o色氣體NO。

（4）用注射器向輸液袋中注入空氣（約15 mL）（注：此時(shí)不振蕩），NO與O2反應(yīng)，觀察到無色氣體又變?yōu)榧t棕色氣體NO2；充分振蕩，觀察到紅棕色氣體又變?yōu)闊o色氣體NO。

圖2 教師講解實(shí)驗(yàn)步驟

（1）在本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)中，實(shí)驗(yàn)裝置簡單，不僅節(jié)約了材料和藥品，而且操作方便，現(xiàn)象明顯，具有趣味性。

（2）實(shí)驗(yàn)便于控制，可隨時(shí)停止，操作安全。

（3）突出環(huán)保意識，雖然實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的NO和NO2都是有害氣體，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中沒有泄露，且尾氣處理在密閉的體系內(nèi)進(jìn)行，不會(huì)造成環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的綠色化。

（4）輸液袋還可以作為NO2氣體的儲(chǔ)存裝置，便于取用。

（5）該裝置具有多功能性：還可以作為NO2和NaOH溶液反應(yīng)、NO與NO2混合氣體和NaOH溶液反應(yīng)、化學(xué)平衡移動(dòng)知識中NO2和N2O4相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)裝置，探究銅和濃硝酸反應(yīng)溶液的顏色等。

（6）實(shí)驗(yàn)用到注射器、輸液袋等常用醫(yī)療器材，充分體現(xiàn)化學(xué)與醫(yī)療、生活等密切相關(guān)。

代黎娜，碩士。王小慶，本科，中教二級。深圳市光明新區(qū)高級中學(xué)，518106