銅與濃稀硝酸反應的微型化實驗設計

黃雪潔林文俊衷明華

(韓山師范學院化學系，廣東 潮州 521041)

摘要：銅與濃稀硝酸的反應以及一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)實驗室中學化學重要實驗，在中學化學中，硝酸、一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)是通過幾個獨立的實驗分別研究的，在實驗過程中，會多次對環(huán)境造成污染，也會對實驗人員觀察者造成傷害，同時也無法演示NO轉化為NO2的過程。分開做實驗也容易造成藥品浪費。

關鍵詞：銅濃、稀硝酸一氧化氮二氧化氮

“銅與濃稀硝酸反應”是人教版高中化學必修一第四章第四節(jié)的內(nèi)容。在常規(guī)實驗中，銅與濃稀硝酸反應實驗是分開進行，因此做不到比較濃、稀硝酸氧化性，達不到實驗教學目的。在反應過程中，由于空氣的干擾，很難觀察到NO2顏色的變化，并且反應裝置氣密性較差，容易造成NO2氣體泄漏，污染環(huán)境。

微型化學實驗具有以上優(yōu)點：可簡化實驗裝置，節(jié)約費用，儀器成本低，試劑用量少，能源消耗少；節(jié)省空間，縮短試驗時間；減少污染，提高安全系數(shù)，有利于環(huán)境保護。能滿足大多數(shù)學校開展中學化學實驗的要求。本實驗裝置采用微型儀器，利用此微型儀器演示銅與濃稀硝酸的反應，反應現(xiàn)象既簡單明了又方便對比，克服了常規(guī)實驗的不當之處。

因此，針對常規(guī)實驗存在的問題，本實驗利用以上微型實驗的優(yōu)點，設計了以下實驗方案。

一、實驗原理

其反應原理如下：

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3NO2+H2O=2HNO3+NO↑

2NO+O2=2NO2

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2O

二、實驗儀器與藥品

實驗儀器：微型操作臺一套、微型氣體發(fā)生器、側泡具支試管(兩支)，小燒杯，導管、橡膠塞、止水夾。

實驗藥品：銅片、濃硝酸、蒸餾水。

三、實驗裝置圖(省去微型實驗裝置臺及鐵夾子)

圖　實驗裝置

四、實驗步驟及說明

1、安裝實驗儀器并且檢查裝置氣密性：用微型操作臺固定好儀器后，從左到右組裝好儀器并檢查裝置氣密性。用手捂住微型氣體發(fā)生器，能看到兩支側泡具支試管以及小燒杯導管口處有氣泡冒出，則說明裝置氣密性良好。

2、添加藥品：從右至左依次加入水、銅片與水、水、濃硝酸。

3、開始實驗：加入濃硝酸后，迅速蓋緊橡皮塞，反應開始。濃硝酸與銅接觸后，有紅棕色氣體(NO2)產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)樗{色(Cu(NO3)2溶液)。打開止水夾，NO2氣體通入第一支側泡具支試管中與水反應，氣體顏色由紅棕色變?yōu)闊o色(NO)，NO在試管上端與O2反應又生成NO2，通入第二支側泡具支試管中，NO2先與水反應生成稀硝酸，稀硝酸再與銅反應。燒杯中導管口有少量氣泡產(chǎn)生，說明反應有尾氣殘留。

五、改進實驗的優(yōu)點

1、利用微型實驗可以在很大程度上提高實驗的安全性和環(huán)保性，節(jié)約藥品和時間，減少不必要的、藥品浪費。同時，本實驗裝置利用啟普發(fā)生裝置原理，控制反應速度，且操作簡單，有利于學生在課堂外開展實驗；

2、實驗前一個產(chǎn)物是后一個反應的反應物，這樣能充分利用資源；在與水和銅片反應前先將氣體通入水中，有利于學生對氣體顏色變化的觀察，從而避免了銅與稀硝酸反應生成的無色NO氣體被側泡具支試管中的空氣氧化成紅棕色NO2氣體，而無法證明反應產(chǎn)生的氣體是NO；在短時間內(nèi)完成各項反應，使得銅與濃、稀硝酸反應一體化，同時能將銅與濃、稀硝酸反應的現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)出來，更有利于學生去理解硝酸濃度不同則氧化性不同。

參考文獻

[1]普通高中課程標準實驗教科書化學必修1(人民教育出版社).