關(guān)于銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計

陳岳全

[摘要]銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)是中學(xué)階段比較重要的知識點(diǎn)，因此有必要對銅與濃硝酸、稀硝酸的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合設(shè)計，以解決該教學(xué)難點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]銅與濃、稀硝酸反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)綜合設(shè)計

[中圖分類號]G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1674-6058（2016）08-0103

在人教版化學(xué)教科書中，第四章《非金屬及其化合物》第三節(jié)《硫酸、硝酸、氨》的內(nèi)容安排上取消了銅與濃硝酸、稀硝酸的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生僅僅從抽象的知識學(xué)習(xí)銅與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)是很難對其進(jìn)行理解和掌握的，而此知識點(diǎn)又是中學(xué)階段比較重要的知識點(diǎn)。如果能夠設(shè)計成演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)，采用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行教學(xué)，更易于學(xué)生掌握該知識點(diǎn)。

一、設(shè)計目的

銅與濃硝酸、稀硝酸的實(shí)驗(yàn)一直是中學(xué)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)中比較難做的實(shí)驗(yàn)之一，主要原因有：

1.實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有毒有害氣體（NO₂、NO）污染空氣，不利于環(huán)保。

2.銅和稀HNO₃反應(yīng)生成的無色氣體NO迅速被裝置中的空氣氧化生成紅棕色的NO₂，不易于觀察。

3.實(shí)驗(yàn)過程中不易控制化學(xué)反應(yīng)速率。

針對以上實(shí)際教學(xué)中存在的問題，我結(jié)合教學(xué)實(shí)際對銅與濃硝酸、稀硝酸的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了綜合設(shè)計，以解決教學(xué)中存在的實(shí)際困難。實(shí)驗(yàn)包含：

1.銅與濃硝酸的反應(yīng)。

2.銅與稀硝酸的反應(yīng)。

3.一氧化氮的還原性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

4.氮的氧化物的尾氣處理。

二、實(shí)驗(yàn)用品

1.儀器：橡膠塞2個、注射器1個（20 mL）、U型管1只、小試管1只、氣球1個、玻璃管1根。

2.試劑：濃HNO₃（65%）、稀HNO₃（濃HNO₃與水的配比約為1：2）、氫氧化鈉溶液（20%）、細(xì)銅絲圈一個、粗銅絲一根。

三、實(shí)驗(yàn)裝置

四、實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

1.如圖組裝實(shí)驗(yàn)儀器，檢查裝置氣密性。

2.在小試管中加入約1 mL濃HN03，在U型管中加入約15 mL 20%NaOH溶液，把小試管輕輕放人U型管的右邊，將U型管固定在鐵架臺上。然后將帶有粗銅絲和玻璃管（帶氣球）的橡膠塞塞在U型管右側(cè)端口（注：銅絲不與濃HNO₃接觸，玻璃管伸入U型管內(nèi)不超2 cm）。

3.取下醫(yī)用注射器活塞，加入一個細(xì)銅絲圈，將活塞下推壓緊銅絲圈，充分排氣，吸入約5 mL稀HNO₃，迅速插入U型管左側(cè)端口的橡膠塞（注：針頭未穿出橡膠塞）。銅絲與稀HNO₃開始反應(yīng)，銅絲表面有氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變成藍(lán)色，活塞慢慢上移，待收集大約20mL無色氣體時，將注射器下移使針頭穿出橡膠塞，將注射器內(nèi)氣體慢慢推入U型管，U型管內(nèi)無色氣體變成紅棕色，溶液中產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。

4.把粗銅絲向下移動接觸到濃HNO₃，銅與濃HNO₃劇烈反應(yīng)，有大量紅棕色氣體產(chǎn)生，溶液變成藍(lán)綠色。將粗銅絲移開，終止反應(yīng)。

5.取下U型管，輕輕振蕩，使有害氣體完全吸收，藍(lán)色沉淀溶解，溶液變澄清。

五、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)所需器材易得，裝置簡單，操作簡便。

2.反應(yīng)可控性強(qiáng)，安全性高。

3.該套裝置能夠?qū)~與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)進(jìn)行對比，現(xiàn)象明顯，效果非常好。

4.整個實(shí)驗(yàn)都是在密封體系中進(jìn)行，無泄漏，尾氣吸收徹底，充分體現(xiàn)了綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理念。

5.該套裝置綜合性強(qiáng)，既能完成銅與濃硝酸的實(shí)驗(yàn)，又能完成銅與稀硝酸的實(shí)驗(yàn)，并形成對比實(shí)驗(yàn)，還能完成一氧化氮的還原性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，以及氮的氧化物尾氣吸收實(shí)驗(yàn)。可以說是一套簡單但功能強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)裝置，破解了銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題。

（責(zé)任編輯 羅艷）