“銅與硝酸反應”微型化實驗的再實踐

韓竹海（張家港市崇真中學　江蘇張家港　215600）

“銅與硝酸反應”微型化實驗的再實踐

韓竹海
（張家港市崇真中學江蘇張家港215600）

摘要：文章對蘇教版《化學1》專題四第二單元生產生活中的含氮化合物“硝酸的性質”一節中銅與硝酸反應的改進實驗進行再實踐，明確了每一步的操作細節，做到微型化、綠色化，適合學生分組實驗。

關鍵詞：課本實驗；改進方案；實踐；反思

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）04-0089-01G633．8

文獻標識碼：B

2014年，筆者參加了江蘇省教育學會化學教學專業委員會組織的江蘇省中青年化學教師優秀課評比，榮獲一等獎，課題是“硝酸的性質”。課上，筆者將銅和硝酸的反應的實驗進行了改進，非常適合于學生實驗。后來經過查閱文獻，筆者發現自己的改進思路和山東巨野一中宗允濤的想法如出一轍［1］。但是，宗老師的該實驗操作細化不夠，比如，吸入1滴管的硝酸的操作不具備可行性。下面，筆者將本人的設計理念及實踐過程本真呈現給各位，供同行參考。

蘇教版《化學1》（第6版）第100頁上在硝酸的性質實驗中采用圖示（圖1）裝置進行銅和濃硝酸反應，該裝置所需的濃硝酸的量較多（2mL），而且反應一旦進行就無法停止；反應一會兒，再加入5mL水，由于試管內充滿NO2，水不能順利流下；稀硝酸和銅反應時，受紅棕色NO2的干擾，并看不到無色氣體NO的產生；反應后的溶液呈淺綠或深綠色，學生根本不敢判斷有Cu2＋生成；前后兩個階段都用排水法收集氣體，目的不明確，處理尾氣應當通入濃的氫氧化鈉溶液中。由此可見，該實驗裝置存在諸多缺陷。

圖1　銅與硝酸反應裝置

圖2　滴瓶

改進后，在一只滴瓶（60mL規格）（圖2）中一次性完成銅和濃、稀硝酸的反應。具體實驗操作及實驗現象如下：（1）取下滴瓶上滴管的乳膠頭，將一根銅絲（Φ：5mm、l：6cm）彎成螺旋狀，然后塞到滴管里，再裝上乳膠頭。（2）最大程度捏扁乳膠頭，伸入盛有濃硝酸的試劑瓶，松開乳膠頭，吸取濃硝酸，再將滴管插到滴瓶上，滴瓶內預裝18mL蒸餾水。可以看到銅絲上產生氣泡，銅絲周圍溶液變綠，慢慢加深，有色溶液向四周擴散，不久，反應速率加快，滴管內液體一下子被壓出滴管，銅絲和硝酸分離，銅絲表面殘留的硝酸繼續反應，滴管的內部充滿紅棕色氣體，滴瓶內的液體呈淺藍色。（3）滴瓶內中的部分溶液瞬間又被壓進滴管，滴管內的溶液慢慢自動上升，漸漸的浸沒銅絲，滴管內上方空間的氣體顏色變淡，最后褪去。在銅絲的表面又有氣泡產生，逸出的氣體沒有顏色。（4）滴管內的液面又開始下降，最終完全離開尖嘴，擰起膠頭滴管，使尖嘴離開液面，滴管的氣體迅速變成紅棕色，立即將之再插入水中。（5）向滴瓶中加入6mol／L的氫氧化鈉溶液10mL，反復擠壓乳膠頭，使得滴管內的氣體充分排出。

該實驗現象的解釋如下：銅和濃硝酸反應生成紅棕色的NO2，在封閉的空間內，增多的NO2產生的壓強將滴管內的硝酸下壓；水進入滴管后，NO2與H2O反應生成HNO3和NO，進入滴管的水中也含有少量的硝酸，稀硝酸和銅反應生成NO，兩個反應平行進行，最終NO2與H2O反應結束，稀硝酸和銅的反應持續進行，增多的NO產生的壓強將滴管中的液體壓出；滴管內NO的與O2相遇立即化合生成紅棕色的NO2；NO2與氫氧化鈉發生歧化反應被完全吸收。

在實驗實踐中的體會：改進后的銅與硝酸的反應，在封閉空間進行，藥品用量少，操作簡單，實驗時間短，實驗中實現了連續的自動化的分階段反應，每一階段的實驗現象十分明顯。在課堂教學中，完全可以做到人人動手，全面參與，極大的激發所有學生的學習興趣，培養學生仔細觀察、深刻思維的能力，從而提高化學素養。

參考文獻

［1］宗允濤．“銅與硝酸反應”的微型化實驗設計及創新［J］．實驗教學與儀器，2012，（1）：35－36

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．04．035