硝酸強(qiáng)氧化性實驗的創(chuàng)新設(shè)計

摘要：針對教材中濃硝酸的強(qiáng)氧化性的性質(zhì)，設(shè)計了相關(guān)的創(chuàng)新實驗，包括探究濃硝酸和銅的反應(yīng)、二氧化氮可溶性的噴泉實驗，以及二氧化氮與水反應(yīng)生成稀硝酸，稀硝酸的氧化性能使淀粉碘化鉀變色的實驗。在實驗的創(chuàng)新上重在增強(qiáng)實驗的安全性、色彩性、實驗過程中的趣味性和實驗操作的簡約性。創(chuàng)新實驗實現(xiàn)了濃、稀硝酸在密閉容器中的轉(zhuǎn)化，并同時實現(xiàn)了濃、稀硝酸強(qiáng)氧化性的性質(zhì)探究。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實驗;硝酸的強(qiáng)氧化性;噴泉實驗

一、引言

化學(xué)人教版必修一第四章第四節(jié)教材中，關(guān)于硝酸的性質(zhì)，在介紹完濃硫酸的性質(zhì)后，簡單地描述，硝酸也能發(fā)生類似的反應(yīng)。然后給出了銅和濃、稀硝酸反應(yīng)的方程式，并沒有相關(guān)的實驗，同時未考慮到如何處理生成的有毒氣體，很難達(dá)到讓學(xué)生理解硝酸性質(zhì)的目的，難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣。趣味化學(xué)實驗?zāi)芷鸬轿龑W(xué)生，激發(fā)學(xué)生興趣、調(diào)動其積極性的作用。 針對這些問題，筆者對硝酸的氧化性設(shè)計了實驗，在銅和濃硝酸反應(yīng)的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，加入了一些安全性強(qiáng)、趣味性強(qiáng)、視覺沖擊力大、研究性質(zhì)多的新設(shè)計、新想法，更能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

二、創(chuàng)新實驗

1.實驗用品

實驗藥品：濃硝酸、銅絲、淀粉碘化鉀溶液。

實驗儀器：鐵架臺（帶鐵夾）、具支試管、圓底燒瓶、橡皮塞、橡膠管、止水夾、燒杯、玻璃導(dǎo)管、溫度變色條。

2.實驗原理

Cu+4HNO₃（濃）=Cu（NO₃）₂+2NO₂↑+2H₂O

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

6KI+8HNO₃=6KNO₃+2NO↑+3I₂+4H₂O

硝酸具有強(qiáng)氧化性，在一定濃度下能氧化有機(jī)色素使其褪色。

3.實驗過程

3.1.實驗準(zhǔn)備

按下圖1組裝儀器并檢查裝置的氣密性，打開止水夾，然后在具支試管中加入約5ml左右的濃硝酸，在燒杯中裝入淀粉碘化鉀溶液（大于圓底燒瓶的容量）。

圖1?? 實驗裝置

3.2.實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論

【探究實驗一】濃硝酸和銅的反應(yīng)

步驟：

1.將圓底燒瓶中的長導(dǎo)管下端浸入淀粉碘化鉀溶液中;

2.將帶有銅絲的橡皮塞，塞緊具支試管（銅絲下端浸入濃硝酸溶液中）。

現(xiàn)象：銅絲和濃硝酸接觸后，反應(yīng)現(xiàn)象劇烈，銅絲溶解，有大量的紅棕色氣體生成，溶液變成綠色。溫度變色條指示快速變化，上升到最高位。（見右圖2）

結(jié)論：金屬與酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)。硝酸既具有酸性又具強(qiáng)氧化性。

【探究實驗二】稀硝酸和淀粉碘化鉀溶液的反應(yīng)

步驟：

1.當(dāng)圓底燒瓶中充滿紅棕色氣體后，并伴有淀粉碘化鉀溶液倒吸到圓底燒瓶中的現(xiàn)象時，將銅絲拉高，與濃硝酸溶液分離，反應(yīng)停止;

2.關(guān)閉止水夾。

現(xiàn)象：圓底燒瓶中有藍(lán)色噴泉出現(xiàn)，圓底燒瓶中紅棕色氣體顏色變淺，燒杯中淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)。（見右圖3）

結(jié)論：NO₂與水反應(yīng)，生成稀硝酸，氣壓減小，形成噴泉;稀硝酸也有強(qiáng)氧化性。

三、實驗創(chuàng)新的優(yōu)點(diǎn)

1.用材簡單、操作簡單。活動銅絲，隨時可終止反應(yīng)。該裝置不僅適用教師演示實驗，還可作為學(xué)生實驗。

2.安全環(huán)保。全封閉環(huán)境下進(jìn)行實驗和處理有毒尾氣。

3.一套裝置多個實驗，試劑用量少，可涉及反應(yīng)多，給課堂和學(xué)生知識拓展空間大。

4.試劑的選擇上，大膽的用了淀粉碘化鉀溶液來驗證稀硝酸的氧化性，通過顏色的強(qiáng)烈的變化對觀察者視覺的沖擊，達(dá)到讓觀察者認(rèn)識到硝酸無論濃稀都有強(qiáng)氧化性的目的。

5.構(gòu)思巧妙。巧用溫度變色條，一目了然的看出反應(yīng)溫度變化，打破常規(guī)觸摸感受溫度變化的思維模式。巧用噴泉實驗處理尾氣，并驗證稀硝酸的氧化性。即達(dá)到了實驗?zāi)康模肿寣W(xué)生們感受到化學(xué)現(xiàn)象之美。同時提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和增強(qiáng)了學(xué)習(xí)體驗。

6.此實驗不僅幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)了硝酸的性質(zhì)，還復(fù)習(xí)鞏固了二氧化氮和水的反應(yīng)。可謂 “一舉多得”。

經(jīng)過這樣的實驗創(chuàng)新活動，大大的激發(fā)了學(xué)生和教師參與實驗的熱情，充分培養(yǎng)了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

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通訊作者信息：阮茹，女，1977年出生，湖北武漢人，大學(xué)本科學(xué)士，化學(xué)專業(yè)。現(xiàn)工作于深圳市南山外國語學(xué)校（集團(tuán)）高級中學(xué)。曾獲得省級教學(xué)能手，深圳市“高考先進(jìn)個人”，全國化學(xué)競賽園丁獎，全國高中學(xué)生化學(xué)素質(zhì)與能力競賽“優(yōu)秀教練員”，廣東省高中學(xué)生化學(xué)競賽“優(yōu)秀教練員”，深圳市化學(xué)競賽優(yōu)秀教練員等榮譽(yù);被評為深圳市南山區(qū)骨干教師;被聘為高三化學(xué)名師工作室導(dǎo)師;多篇論文獲得過全國化學(xué)學(xué)術(shù)年會及市區(qū)級論文評比獎項;多篇論文發(fā)表在《中學(xué)生報》刊號CN44-0088上。多次主持或參與廣東省重要課題研究。