中圖分類號：G632 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2025）16-0110-03

高中化學(xué)實驗在綠色化學(xué)理念的影響下正發(fā)生著深刻的變革.如今高中化學(xué)實驗在注重結(jié)果準(zhǔn)確性的同時，還要強調(diào)過程的環(huán)保和可持續(xù)性，并且要改變傳統(tǒng)上只是通過化學(xué)實驗傳授知識的單一目標(biāo)，進一步使化學(xué)實驗成為塑造學(xué)生可持續(xù)發(fā)展觀、培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識的載體.因此，如何對高中化學(xué)實驗進行符合綠色化學(xué)理念的、創(chuàng)新性的重新設(shè)計，是高中化學(xué)教育的重要議題.本文以銅與濃、稀硝酸反應(yīng)為例，利用連體閥和注射器設(shè)計出的一體化微型實驗，幫助學(xué)生更好地理解銅與硝酸反應(yīng)的規(guī)律.

1 問題的提出

銅與濃、稀硝酸反應(yīng)是探究金屬與硝酸反應(yīng)規(guī)律的重要實驗.在蘇教版化學(xué)（必修）第二冊中，該實驗的裝置和操作步驟為：將銅片置于具支試管底部，通過分液漏斗加濃硝酸，將產(chǎn)生的氣體通入倒置于水槽里、充滿水的集氣瓶中，觀察實驗現(xiàn)象.待以上實驗結(jié)束后，用分液漏斗向具支試管加入 5mL 水，繼續(xù)收集產(chǎn)生的氣體，觀察實驗現(xiàn)象（如圖1所示）.教材中所提供的實驗方法裝置簡易、操作簡單，但存在以下不足：一是銅與濃硝酸反應(yīng)生成的NO₂ 會干擾對銅與稀硝酸反應(yīng)生成的NO的觀察;二是無法快速有效地證明稀硝酸和銅產(chǎn)生的無色氣體是NO;三是課堂上不適合使用該實驗裝置進行分組實驗[1].

針對上述問題查閱文獻，發(fā)現(xiàn)已有的研究對銅與硝酸反應(yīng)裝置改進方式主要為：選用注射器、U型管、三頸燒瓶為反應(yīng)裝置，營造密閉環(huán)境進行反應(yīng)，用水或者空氣檢驗反應(yīng)產(chǎn)物，用氣球收集尾氣或者用NaOH溶液吸收尾氣.如魏海等老師的“‘雙注射器組合裝置’的制作與應(yīng)用 -以銅與硝酸反應(yīng)的系列實驗為例”[2]、姚亮發(fā)等老師的“基于證據(jù)推理意識的銅與稀硝酸反應(yīng)實驗的新設(shè)計”、趙益汝等老師“銅與硝酸反應(yīng)及后續(xù)實驗的一體化新設(shè)計”劉亞莉等老師的“銅與濃、稀硝酸反應(yīng)實驗簡易裝置的設(shè)計”.參考相關(guān)研究，并基于化學(xué)實驗綠色、環(huán)保、一體化等理念，為使學(xué)生能更好地認識金屬與硝酸反應(yīng)規(guī)律，再次對本實驗進行創(chuàng)新設(shè)計.

2 實驗儀器與藥品

2.1 實驗儀器

連體閥（三聯(lián)閥、五聯(lián)閥） .10mL 注射器 .20mL 注射器 60mL 注射器.

其中連體閥如圖2、圖3所示，連體閥的三通柄上有3個箭頭，旋轉(zhuǎn)三通柄可調(diào)節(jié)箭頭指向，實現(xiàn)任意兩口或三口的連通.連體閥還可以同時連通多個裝置（注射器），為實驗的一體化提供便利.

2.2 實驗藥品

銅片、濃硝酸、蒸餾水、濃NaOH溶液

3 實驗方案

3.1 方案一

實驗裝置如圖4所示，注射器規(guī)格視情況而定.

實驗步驟，見表1.

3.2 方案二

實驗裝置如圖5所示，注射器規(guī)格視情況而定實驗步驟，見表3.

實驗現(xiàn)象與結(jié)論，見表4.

4實驗說明

（1）由于部分實驗步驟反應(yīng)時間較長，實驗過程中每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)明顯現(xiàn)象，即可進入下一個環(huán)節(jié)，無須等待反應(yīng)完全.

（2）課堂上可分組進行實驗，例如執(zhí)行方案一時，可將學(xué)生分為4組，分別操作實驗1、實驗2.通過分組，各組可同時進行實驗，且無須反復(fù)組裝、拆解實驗裝置，提升了課堂實驗的便捷性和效率.

5 實驗改進的優(yōu)點

5.1 裝置簡約、操作便捷

本實驗的連體閥均為 PC+PE 塑料材質(zhì)，不易損壞，可以反復(fù)使用，節(jié)約了實驗成本.實驗中采用的注射器可以靈活控制反應(yīng)的用量，使得實驗的操作簡潔明了，大大提高了課堂效率.

5.2 現(xiàn)象明顯，便于觀察

該系列實驗的實驗藥品雖然用量少，但現(xiàn)象十分明顯.即使沒有預(yù)先對裝置進行排空氣，也不影響NO的觀察和檢驗.實際教學(xué)過程中，可以結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和課程安排的需要，通過采用不同的方案進行演示或分組實驗，加深學(xué)生對金屬與濃、稀硝酸反應(yīng)的規(guī)律的認知與理解.

5.3 綠色化學(xué)

本系列實驗屬于微型一體化實驗，實驗藥品用量少，且實驗裝置可實現(xiàn)全程封閉以及有害氣體的零排放，符合綠色化學(xué)的理念.

6 結(jié)束語

經(jīng)過重新設(shè)計的、采用連體閥的一體化實驗裝置，可使銅與濃、稀硫酸反應(yīng)的實驗對比更為明顯，操作更為便捷，同時符合綠色化學(xué)理念.學(xué)生在實驗過程中除了對理論知識有了更深刻的認識，還能夠切身體會在化學(xué)實驗中踐行可持續(xù)發(fā)展觀.

參考文獻：

[1］王祖浩.普通高中教科書·化學(xué)必修第二冊[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2020.

[2］魏海，李德前.“雙注射器組合裝置”的制作與應(yīng)用：以銅與硝酸反應(yīng)的系列實驗為例[J].化學(xué)教學(xué)，2020（11）：69-71.

[責(zé)任編輯：孫美齊]