銅與濃硝酸反應實驗的綠色化設計

　　銅與濃硝酸反應的實驗是蘇教版高中化學教材必修1中的一個重要演示實驗。但根據課本中的實驗操作，存在以下缺點：（1）由于采用排水法，因此無法收集到NO2氣體。（2）反應結束后，裝置里的多余的氣體無法處理，一旦取下橡皮塞，會導致NO2氣體外溢造成環境污染。（3）銅片浸在濃硝酸中不能控制反應的速率，而且產生的氣體量較大，浪費藥品，不能實現實驗的綠色化。所以，我們通過多次的實驗與探究，對該實驗進行了如下的綠色化設計。
　　一、實驗設計目的
　　（1）改進銅與濃硝酸反應的實驗裝置。
　　（2）探究銅與濃硝酸反應產物。
　　二、實驗原理
　　Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
　　2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O
　　NaOH + HNO3(濃) = NaNO3 + H2O
　　三、實驗28bc8d51156f9dee74501f7bf5cba14b儀器及用品
　　（1）實驗儀器：鐵架臺、注射器、試管。
　　（2）實驗用品：銅絲、NaOH溶液、濃硝酸。
　　四、實驗裝置圖（鐵架臺略）
　　實驗裝置如圖 1所示：
　　五、實驗步驟
　　（1） 按圖1連接裝置，將兩支注射器和銅絲插入橡膠塞，其中一支注射器中加入氫氧化鈉溶液，銅絲的下端繞成螺旋狀，銅絲插入的長度以觸到試管底部為準。
　　（2）將5毫升濃硝酸加到試管中，并且將試管固定到鐵架臺上。
　　（3）將帶有銅絲和注射器的橡膠塞迅速塞到試管上。當銅絲與濃硝酸接觸后會迅速產生紅棕色的NO2氣體，此時試管中壓強馬上增大，導致圖1中右邊注射器活塞向上移動，平衡體系的壓強。
　　（4）當看到明顯現象后，迅速將銅絲上拉，以停止反應。
　　（5）反應結束后，將圖1左邊注射器中的氫氧化鈉溶液注入到試管中，以達到吸收尾氣和反應酸液的目的。
　　六、裝置改進的意義及優點
　　（1）實驗操作簡單，且實驗現象非常明顯。
　　（2）實驗便于控制，只要將銅絲上拉，實驗便可停止，不僅節約了材料和藥品，而且操作安全。
　　（3）尾氣處理在密閉的體系內進行，不會造成環境污染，實現了實驗的綠色化。
　　（4）右邊注射器還可以作為NO2氣體的收集裝置，克服了原裝置中無法收集NO2氣體的缺點。
　　（溫州大學化學與材料工程學