HNO3和Cu反應實驗再改進

方明珠

摘 要：蘇教版高中《化學必修1》教材設計了濃硝酸和Cu反應實驗，實驗操作不好控制、現象不明顯、現象與本質不能完全統一、污染環境，巧借中學化學實驗室常見儀器、藥品對該實驗進行再改進。

關鍵詞：吸耳球；飽和Na2CO3溶液；濃硝酸；銅絲；NaOH溶液

化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗對學生掌握基礎知識和基本技能、培養學生化學學科素養等起著重要作用。HNO3和Cu反應實驗是中學化學中的一個重要實驗，在不同版本的教材中均有出現，如蘇教版《化學必修1》專題4第二單元設計了濃硝酸和Cu反應實驗。

但按照教材實驗裝置圖進行實驗存在以下缺點：

1.不易控制反應的開始與停止。

2.濃HNO3和Cu反應是直接生成NO2，還是生成NO與裝置內O2反應生成NO2？有疑惑。

3.稀HNO3和Cu反應生成無色氣體NO遇空氣變紅棕色，較短時間內很難看清楚。

4.缺少尾氣處理。

濃HNO3和Cu反應生成NO2，NO2溶于水生成NO，稀HNO3和Cu反應生成NO遇空氣變NO2，兩個反應的反應物和生成物間存在緊密聯系，實驗對反應條件要求嚴格，不少教師因為實驗操作不方便，實驗現象不明顯，現象與本質不能完全統一，濃硝酸易揮發且腐蝕性強，氮氧化物毒性較大，污染環境等原因，所以把實驗操作改為“視頻實驗”甚至是“口頭實驗”，學生缺少對這些知識的感性認識，不能更好地理解和掌握相關基礎知識和基本技能，教師沒能對學生創新能力進行培養，實屬可惜。

筆者巧借中學化學實驗室常見儀器、藥品對該實驗進行再改進，供同行參考。具體情況如下：

一、實驗原理

Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2↑

Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O

二、實驗儀器和試劑

吸耳球、分液漏斗、橡膠塞、具支大試管、止水夾、試管、小燒杯、粗銅絲（下端纏繞細銅絲）、飽和Na2CO3溶液、濃硝酸、NaOH溶液等。

三、實驗裝置圖

四、實驗操作、現象

1.按上圖連接好實驗裝置，檢查裝置氣密性。小試管中預先加入適量水，把小燒杯改為加入Ca（OH）2溶液的小試管，導管末端插入液面下。

2.從分液漏斗向具支大試管加入2mL濃硝酸。

3.打開止水夾和分液漏斗下端的旋塞，通過分液漏斗向具支大試管中逐滴加入飽和Na2CO3溶液，直到Ca（OH）2溶液中有較大量的白色沉淀生成。

4.關閉分液漏斗下端的旋塞，把生成沉淀的小試管換成加入適量NaOH溶液的小燒杯，導管末端插入液面下。將粗銅絲（下端纏繞細銅絲）伸入具支大試管，使銅絲與濃硝酸反應，觀察反應產生氣體顏色和該氣體與水反應生成氣體顏色，現象明顯后抽出銅絲，停止反應。

5.從分液漏斗向具支大試管內加5mL水，稀釋硝酸，關閉分液漏斗上端活塞和下端旋塞，將銅絲再伸入具支大試管，使銅絲與稀硝酸反應，觀察到具支大試管中氣體顏色逐漸變成無色，燒杯中導管末端不斷有氣泡產生，打開分液漏斗下端旋塞，關閉止水夾4秒。

6.打開分液漏斗上端活塞，迅速用吸耳球通過分液漏斗向具支大試管內吹入空氣，具支大試管中無色氣體立即變成紅棕色。

7.抽出銅絲，打開止水夾，用吸耳球通過分液漏斗繼續向具支大試管內吹入空氣（有利于尾氣處理）。

五、實驗反思

實驗改進后操作方便，現象明顯，現象與本質能完全統一，學生更直觀更準確地理解銅分別和濃硝酸、稀硝酸反應知識以及部分含氮化合物間的轉化知識，培養學生量變到質變的觀點以及環境保護意識，創新能力和學以致用的能力，還培養了學生化學學科核心素養。

編輯 高 瓊