關于銅與濃、稀硝酸反應的實驗綜合設計

陳岳全

[摘要]銅與濃、稀硝酸的反應是中學階段比較重要的知識點，因此有必要對銅與濃硝酸、稀硝酸的實驗進行綜合設計，以解決該教學難點。

[關鍵詞]銅與濃、稀硝酸反應 實驗綜合設計

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

在人教版化學教科書中，第四章《非金屬及其化合物》第三節《硫酸、硝酸、氨》的內容安排上取消了銅與濃硝酸、稀硝酸的實驗。學生僅僅從抽象的知識學習銅與濃硝酸、稀硝酸的反應是很難對其進行理解和掌握的，而此知識點又是中學階段比較重要的知識點。如果能夠設計成演示實驗或者學生自主探究實驗，采用實驗的方法進行教學，更易于學生掌握該知識點。

一、設計目的

銅與濃硝酸、稀硝酸的實驗一直是中學化學演示實驗和學生自主探究實驗中比較難做的實驗之一，主要原因有：

1.實驗產生的有毒有害氣體（NO₂、NO）污染空氣，不利于環保。

2.銅和稀HNO₃反應生成的無色氣體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.實驗過程中不易控制化學反應速率。

針對以上實際教學中存在的問題，我結合教學實際對銅與濃硝酸、稀硝酸的實驗進行了綜合設計，以解決教學中存在的實際困難。實驗包含：

1.銅與濃硝酸的反應。

2.銅與稀硝酸的反應。

3.一氧化氮的還原性驗證實驗。

4.氮的氧化物的尾氣處理。

二、實驗用品

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%）、細銅絲圈一個、粗銅絲一根。

三、實驗裝置

四、實驗步驟及實驗現象

1.如圖組裝實驗儀器，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型管右側端口（注：銅絲不與濃HNO₃接觸，玻璃管伸入U型管內不超2 cm）。

3.取下醫用注射器活塞，加入一個細銅絲圈，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型管左側端口的橡膠塞（注：針頭未穿出橡膠塞）。銅絲與稀HNO₃開始反應，銅絲表面有氣泡產生，溶液逐漸變成藍色，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，將注射器內氣體慢慢推入U型管，U型管內無色氣體變成紅棕色，溶液中產生藍色沉淀。

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

5.取下U型管，輕輕振蕩，使有害氣體完全吸收，藍色沉淀溶解，溶液變澄清。

五、實驗的優點

1.實驗所需器材易得，裝置簡單，操作簡便。

2.反應可控性強，安全性高。

3.該套裝置能夠將銅與濃硝酸、稀硝酸的反應進行對比，現象明顯，效果非常好。

4.整個實驗都是在密封體系中進行，無泄漏，尾氣吸收徹底，充分體現了綠色化學實驗的理念。

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

（責任編輯 羅艷）