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        銅與稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

        2018-08-31 11:44:30聶紫娟齊艷娟
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2018年17期
        關(guān)鍵詞:試劑瓶紅棕色二氧化氮

        聶紫娟 齊艷娟

        (長(zhǎng)春師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130032)

        0 引言

        銅與稀硝酸反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)是高一化學(xué)必修課中學(xué)習(xí)一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)時(shí)必做的演示實(shí)驗(yàn)。針對(duì)該實(shí)驗(yàn),在人教版高中化學(xué)教科書中沒有提供實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),在蘇教版和魯教版高中化學(xué)教科書中均設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用教科書中的實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),會(huì)發(fā)現(xiàn)此實(shí)驗(yàn)中存在以下幾點(diǎn)問題:

        (1)如圖1所示,此實(shí)驗(yàn)從裝置圖上看可以發(fā)生銅與濃、稀硝酸的反應(yīng),進(jìn)而能觀察到產(chǎn)生氣體顏色的變化。但實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)用排水法收集一氧化氮,收集到的氣體并不多。

        圖1

        (2)在課堂中進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)時(shí),操作性不強(qiáng)。而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。

        (3)沒有對(duì)生成的一氧化氮、二氧化氮進(jìn)行尾氣處理。

        (4)如圖2所示,生成的無色的一氧化氮?dú)怏w很快就被空氣中的氧氣氧化成了紅棕色的二氧化氮?dú)怏w,很難觀察到一氧化氮慢慢被氧化成二氧化氮的過程。

        圖2

        (5)此實(shí)驗(yàn)雖然用一塊蘸有NaOH的濕棉花團(tuán)封住試管口,但通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),濕棉花團(tuán)的吸收效果并不理想,而且仍有大量的氮氧化物氣體逸出。同時(shí)試管中的二氧化氮?dú)怏w無法進(jìn)行處理。

        通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)此實(shí)驗(yàn)在教科書的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。但實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不是特別明顯。因此本文通過多次試驗(yàn),對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)。希望給一線教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)提供新方案。

        1 實(shí)驗(yàn)藥品及實(shí)驗(yàn)儀器

        稀硝酸;銅絲;干燥管,配套的橡膠塞;玻璃管,配套的橡膠管;彈簧夾;試劑瓶,配套單孔橡膠塞;注射器;燒杯,“U”形玻璃管,平配套的橡膠塞。

        2 實(shí)驗(yàn)原理

        3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置圖

        4 實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

        步驟一:取一個(gè)試劑瓶,向其中注滿稀硝酸,然后將帶有玻璃管的單孔橡膠塞塞進(jìn)裝滿稀硝酸的集氣瓶口。同時(shí)會(huì)有少量的稀硝酸被壓入玻璃管中。然后再取一支干燥管,如圖3所示,進(jìn)行連接。

        圖3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置圖

        步驟二:取一支注射器,然后用注射器將稀硝酸注入玻璃管中,直至稀硝酸淹過乳膠管為止。

        步驟三:取2~3根銅絲,將銅絲通過干燥管和玻璃管伸入至試劑瓶的稀硝酸中。然后將帶有“U”形玻璃管的單孔橡膠塞塞進(jìn)干燥管的末端口。“U”形玻璃管插入盛有NaOH溶液的燒杯中,“U”形玻璃管的末端口浸沒在NaOH溶液中。使得整個(gè)反應(yīng)在密閉的體系中進(jìn)行反應(yīng)。再取一個(gè)彈簧夾,將乳膠管夾住。

        步驟四:反應(yīng)一段時(shí)間后觀察到的現(xiàn)象:

        (1)銅絲與稀硝酸反應(yīng)劇烈,產(chǎn)生大量的無色氣泡,溶液變成藍(lán)色,集氣瓶和玻璃管中均有無色氣泡。

        (2)當(dāng)打開彈簧夾后,可以觀察到橡膠管口有紅棕色氣體產(chǎn)生,而集氣瓶和玻璃管中產(chǎn)生的氣泡仍為無色氣泡。當(dāng)反應(yīng)一段時(shí)間后玻璃管中有紅棕色氣體產(chǎn)生(打開彈簧夾后空氣進(jìn)入玻璃管中),而且是從上至下的變化。重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)依然可以觀察到這樣的現(xiàn)象。

        步驟五:反應(yīng)結(jié)束時(shí),NO2通入NaOH溶液中進(jìn)行尾氣處理。

        5 注意事項(xiàng)

        (1)稀硝酸的濃度:硝酸的濃度以V(濃硝酸65%):V(水)=2∶3為宜。硝酸的濃度偏大,會(huì)導(dǎo)致很快產(chǎn)生NO2氣體。(2)防止空氣進(jìn)入:試劑瓶中一定要注滿稀硝酸,同時(shí)玻璃管中也要注滿稀硝酸直至淹沒橡膠管。(3)“U”形玻璃管的末端一定要浸沒在NaOH溶液中。

        6 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

        (1)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。學(xué)生能清晰地觀察到產(chǎn)生的無色氣體NO以及被空氣中的氧氣氧化后變成紅棕色的NO2氣體。(2)實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,在進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)時(shí),易于連接,方便操作。(3)實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器都是在實(shí)驗(yàn)室中用的最基本的儀器,方便實(shí)驗(yàn)。(4)整個(gè)反應(yīng)是在密閉的體系中發(fā)生反應(yīng)的,產(chǎn)生的NO在密閉的環(huán)境中就被氧化了,能讓學(xué)生意識(shí)到NO易被氧化。(5)學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察,激起學(xué)生對(duì)本節(jié)課學(xué)習(xí)的興趣。(6)本實(shí)驗(yàn)是在中學(xué)化學(xué)教材中所提供的演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。因此,通過此實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。(7)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置是密閉的,而且反應(yīng)后有尾氣處理,體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。

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