銅與濃、稀硝酸反應的實驗綜合設計

徐海龍

銅與濃、稀硝酸反應實驗是試管實驗，敞口污染環境。蘇教版化學教材對這兩個實驗予以了改進。但我認為仍然存在一些缺陷，據此設計了這套裝置能在短時間內做完過銅與濃稀硝酸反應等多個實驗，給老師上課贏得了時間。

實驗改進 綜合設計 課堂高效

一、實驗目的

在舊人教版化學教材以及在新課標蘇教版《化學》（必須一）教材中，銅與濃、稀硝酸反應實驗是中學化學探究硝酸強氧化性的重要實驗。舊人教版化學教材采用的是試管實驗，敞口污染環境。蘇教版化學教材對這兩個實驗予以了改進。但我認為仍然存在一些缺陷：

1.銅與濃硝酸反應不能排盡空氣，使學生誤認為銅與濃硝酸反應先產生 NO又被氧化成 NO2。

2.銅與稀硝酸反應不能排盡空氣，使學生不能明顯觀察到的NO產生和NO轉化為NO2的過程。

3.濃、稀硝酸分別取藥品，沒有將濃硝酸轉化為稀硝酸重復利用，從而造成不必要的藥品浪費。

4.NO和NO2有毒實驗中不能將其完全吸收，尤其在拆解洗刷裝置時會危害師生的身體健康，不利于開展學生實驗。

我在實際教學中對這兩個實驗進行了改進，設計了一套銅與濃、稀硝酸的綜合反應裝置，在實驗過程中可體現5個基本反應、2個拓展反應。整個裝置簡單，易于操作，實驗效果良好，整個實驗只需5分鐘左右的時間，它不僅適合教師演示，也適合進行學生分組實驗，反應分三個階段，可使反應隨時發生隨時停止便于學生觀察總結實驗現象。

二、實驗儀器及試劑

30ml的偏口玻璃注射器1支、配套的導氣管、橡皮管、止水夾、帶鐵夾的鐵架臺1個、細銅絲、濃硝酸、水、氫氧化鈉溶液。

三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

注意：按圖示連接裝置，將針筒夾在鐵架臺上向上60度傾斜并且偏口向上。

四、實驗操作部分

1.銅與濃硝酸反應的實驗

（1）打開止水夾，拔下A裝置注射器內的活塞，向注射器的玻璃筒內放入少量已繞5圈成螺旋狀的細銅絲。銅絲比針筒內徑略寬，當推入針筒前端時可被固定，從而可以實現操作時的固液分離。

（2）裝上注射器的玻璃活塞，推動活塞排盡玻璃筒內的空氣，吸入5ml的濃硝酸，迅速將導氣管移入B裝置的氫氧化鈉溶液中，再推動活塞排盡玻璃筒內的空氣。

（3）迅速夾好止水夾，反應開始，注射器活塞移動，至固液分離時反應停止。觀察實驗現象。

（4）實驗現象及其有關反應方程式：

銅絲表面有氣泡產生，活塞外移，針筒內氣體為紅棕色，溶液呈藍綠色。

Cu + 4HNO3（濃） = Cu（NO3）2 +2NO2↑+ 2H2O

2.NO2 受壓強影響的化學平衡實驗

（1）迅速抽動注射器的活塞觀察實驗現象。

（2）實驗現象及其有關反應方程式：

氣體顏色先變淺后加深，但是比原來氣體顏色略淺。

3.銅與稀硝酸反應的實驗

（1）打開止水夾，將導管移入水中，抽動注射器內的活塞外移，向注射器的玻璃筒內吸入5到10ml的水，使的NO 2溶解，濃硝酸轉化為稀硝酸。

（2）推動活塞排盡玻璃筒內的氣體，關閉止水夾。將導管移入氫氧化鈉溶液中，觀察注射器內實驗現象。

（3）待注射器玻璃筒內的無色氣體的體積約為2ml時，打止水夾，取出導氣管，拉動活塞吸入少量的空氣后，關閉止水夾，再迅速將導氣管插入氫氧化鈉溶液中。觀察實驗現象。

（4）實驗現象及其有關反應方程式

氣體顏色變淺，溶液由藍綠色轉化為藍色溶液，銅絲上有氣泡產生，活塞逐漸外移，產生無色氣體，但吸入空氣后迅速變成紅棕色。

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2

4.尾氣處理

（1）打開止水夾，抽動注射器的活塞，吸入氫氧化鈉溶液反復清洗2～3次，吸入水反復清洗2～3次，可實現裝置中無有毒氣體。

（2）實驗現象及其有關反應方程式：

紅棕色氣體完全被吸收溶解

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O

五、裝置改進的意義

首先，這套裝置能在短時間內做完過銅與濃稀硝酸反應、二氧化氮與水反應、一氧化氮和氧氣反應、NO2受壓強影響的化學平衡實驗、一氧化氮和二氧化氮氣體與氫氧化鈉反應，以及硝酸銅和氫氧化鈉的反應，給老師上課贏得了時間；其二，實驗裝置所需儀器少、操作簡單，有利于學生課內外開展實驗；其三，裝置排盡空氣，使學生清晰的觀察到銅與濃硝酸產生NO2。銅與稀硝酸反應明顯看到NO的產生及其NO轉化為NO2的過程。其四，將NO和NO2有毒氣體完全吸收，不危害師生的身體健康。濃硝酸用量少轉化為稀硝酸，從而減少不必要的藥品浪費。