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淺談如何利用膠頭滴管演示銅與硝酸的反應

◇山東張麗波

在普通高中課程標準實驗教學書人教版必修教材中,有一課時主要講述稀硝酸與濃硝酸的化學性質(zhì),但是教材內(nèi)容卻只是簡單地對銅和稀硝酸、銅和濃硝酸的化學反應方程式進行了介紹,并沒有較詳細的課堂實驗演示．關于銅和硝酸的化學反應及其實驗演示對于高中生在整個學習過程中都非常關鍵、重要．因此,筆者認為很有必要在以后的課堂教學中,將“銅與硝酸反應的裝置設計”納入到教學內(nèi)容當中,并根據(jù)實際教學需要,適時的對實驗設計及其實驗方法進行創(chuàng)新．

1選擇實踐教學方法、確立教學設計思想

無論是人教版高中化學《必修1》教材還是蘇教版《必修1》教材,在內(nèi)容上都比較詳細的介紹了銅與硝酸(濃硝酸、稀硝酸)之間的化學反應,但是關于實驗探索的方法卻不盡相同．

1.1實踐教學指導思想

為了能夠最大限度地克服此實驗教學在課程體系中的缺陷,本次關于利用膠頭滴管演示銅與硝酸反應的實驗教學設計,主要還是以所使用的課本教材內(nèi)容為背景來進行探究式、創(chuàng)新性的實踐教學．

對于此次實驗裝置的設計以及操作實施,考慮到為了加深學生的理論認識以及鞏固知識體系,決定將此次實驗設計放到自習時間來進行,也就是將其安排在“硝酸的性質(zhì)”學習之后．在實驗過程中,并不是教師來主導,而是以全班學生為主體,根據(jù)銅與硝酸反應的實驗目的以及實驗原理,與學生一起對現(xiàn)行課本教材內(nèi)容中關于實驗設計進行研究分析,經(jīng)歷一番課堂探討之后,教師提供實驗器具,引導學生進行實驗演示(實驗操作以及實驗裝置設計根據(jù)教材內(nèi)容進行創(chuàng)新、優(yōu)化)．此次實驗的重點、難點就是讓學生通過實踐驗證來充分思考硝酸的性質(zhì),進而培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的思維能力、創(chuàng)新能力．

1.2實踐教學框架設計(表1)

表1

2實驗操作

2.1設計實驗裝置(圖1)

圖1

2.2選取相關的實驗設備、儀器、藥品

本次實驗需要準備的實驗用品有燒杯、粗銅絲、濃硝酸、膠頭滴管、乳膠管、滴瓶、NaOH溶液、蒸餾水、鑷子、止水夾等．

2.3觀察實驗操作過程中的現(xiàn)象

圖2

1) 銅和濃硝酸產(chǎn)生的化學反應.

圖2是新型實驗膠頭滴管,主要是將常用的膠頭滴管從中間部位切開,如圖所示,之后再使用乳膠管將其連接．再如圖1所示,選取一個準備好的潔凈的,并且?guī)в腥槟z頭滴管的的空滴瓶,然后再拔掉實驗滴管上的膠頭,從最上頭的入口處裝入彎曲的銅絲,最后將試管膠頭緊緊的套牢(見圖1左邊的實驗裝置)．在完成以上實驗步驟之后,再用之前裝有銅絲的乳膠頭滴管,從燒杯中吸取出2滴管的蒸餾水,并并入到備好的滴瓶當中(見圖1右邊的實驗裝置),最后一步就是使用乳膠頭滴管吸入一滴管的濃硝酸,并將其安全放入到滴瓶之中．

該實驗操作化學反應對應的方程式,

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)+2NO2↑+2H2O.

在教師的引導下,讓學生觀察此次實驗反應現(xiàn)象．觀察到膠頭滴管內(nèi)濃硝酸液面迅速下降,瞬間變成了綠色液體,而膠頭滴管內(nèi)充滿紅棕色氣體,其中的綠色液體為硝酸銅溶液,而紅棕色氣體為NO2氣體．

2) 銅和稀硝酸產(chǎn)生的化學反應.

該實驗步驟同上,當銅與稀硝酸開始發(fā)生反應時,此時會觀察到在膠頭滴管內(nèi)所放置的銅絲,其表面明顯有氣泡逸出,此時膠頭滴管內(nèi)的氣體表現(xiàn)為無色狀態(tài);片刻之后,再進行觀察,發(fā)現(xiàn)銅絲表面上的氣泡,其逸出的速度開始減慢,同時膠頭滴管內(nèi)的溶液也開始下降,溶液轉變成無色氣體．

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O.

3)H2O與NO2反應的化學方程式

3NO2+H2O=2HNO3+NO.

NO2與蒸餾水發(fā)生反應后,生成了無色氣體NO,同時滴管內(nèi)產(chǎn)生了硝酸銅的稀溶液．

4)O2與NO反應的化學方程式

2NO+O=2NO2.

反應產(chǎn)生出來的是紅棕色的NO2;此時銅絲表明不再產(chǎn)生氣泡,而乳膠頭滴管內(nèi)充滿著大量的氣體．在實驗操作過程中,將膠頭滴管慢慢提起,并順勢擠出滴管內(nèi)的部分氣體,之后再適當?shù)奈肟諝?通過觀察,如4)的方程式所要表達的一樣．

3實驗總結

關于利用膠頭滴管在課堂上演示銅與硝酸的反應實驗,實驗目的以及實驗效果都得到了最大化的體現(xiàn)．本次實驗操作裝置是一種微型化的實驗設計,是新課標教育改革下的一種教學創(chuàng)新,通過利用改進后的微型化實驗裝置進行的課堂實驗演示,所起到的課堂教學效率是常規(guī)化學實驗無法比擬的．

1) 反應裝置比常規(guī)性實驗裝置小,在課堂上操作方便,節(jié)省課堂教學時間,節(jié)省試劑．

2) 在同一個實驗裝置當中能夠同時實現(xiàn)銅和稀硝酸以及銅和濃硝酸的反應效果,O2和NO的反應、H2O與NO2的反應,并且其反應現(xiàn)象比常規(guī)性實驗效果更為明顯．

3) 本次實驗過程中所產(chǎn)生的NO2、NO等污染物不會擴散,且方便收集,對于整個教學課堂的環(huán)境、人體的安全都不會產(chǎn)生危害,這也是在為學生宣傳一種“綠色化學”的思想,極大地啟迪了學生的學習思維以及培養(yǎng)學生環(huán)保、節(jié)約的理念意識．

(作者單位：山東省鄒平縣長山中學)