銅與濃稀硝酸反應(yīng)的微型化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

黃雪潔林文俊衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

摘要：銅與濃稀硝酸的反應(yīng)以及一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)室中學(xué)化學(xué)重要實(shí)驗(yàn)，在中學(xué)化學(xué)中，硝酸、一氧化氮、二氧化氮的性質(zhì)是通過幾個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)分別研究的，在實(shí)驗(yàn)過程中，會(huì)多次對(duì)環(huán)境造成污染，也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員觀察者造成傷害，同時(shí)也無法演示NO轉(zhuǎn)化為NO2的過程。分開做實(shí)驗(yàn)也容易造成藥品浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：銅濃、稀硝酸一氧化氮二氧化氮

“銅與濃稀硝酸反應(yīng)”是人教版高中化學(xué)必修一第四章第四節(jié)的內(nèi)容。在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中，銅與濃稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是分開進(jìn)行，因此做不到比較濃、稀硝酸氧化性，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的。在反應(yīng)過程中，由于空氣的干擾，很難觀察到NO2顏色的變化，并且反應(yīng)裝置氣密性較差，容易造成NO2氣體泄漏，污染環(huán)境。

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有以上優(yōu)點(diǎn)：可簡化實(shí)驗(yàn)裝置，節(jié)約費(fèi)用，儀器成本低，試劑用量少，能源消耗少；節(jié)省空間，縮短試驗(yàn)時(shí)間；減少污染，提高安全系數(shù)，有利于環(huán)境保護(hù)。能滿足大多數(shù)學(xué)校開展中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。本實(shí)驗(yàn)裝置采用微型儀器，利用此微型儀器演示銅與濃稀硝酸的反應(yīng)，反應(yīng)現(xiàn)象既簡單明了又方便對(duì)比，克服了常規(guī)實(shí)驗(yàn)的不當(dāng)之處。

因此，針對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)存在的問題，本實(shí)驗(yàn)利用以上微型實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案。

一、實(shí)驗(yàn)原理

其反應(yīng)原理如下：

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3NO2+H2O=2HNO3+NO↑

2NO+O2=2NO2

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2O

二、實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：微型操作臺(tái)一套、微型氣體發(fā)生器、側(cè)泡具支試管(兩支)，小燒杯，導(dǎo)管、橡膠塞、止水夾。

實(shí)驗(yàn)藥品：銅片、濃硝酸、蒸餾水。

三、實(shí)驗(yàn)裝置圖(省去微型實(shí)驗(yàn)裝置臺(tái)及鐵夾子)

圖　實(shí)驗(yàn)裝置

四、實(shí)驗(yàn)步驟及說明

1、安裝實(shí)驗(yàn)儀器并且檢查裝置氣密性：用微型操作臺(tái)固定好儀器后，從左到右組裝好儀器并檢查裝置氣密性。用手捂住微型氣體發(fā)生器，能看到兩支側(cè)泡具支試管以及小燒杯導(dǎo)管口處有氣泡冒出，則說明裝置氣密性良好。

2、添加藥品：從右至左依次加入水、銅片與水、水、濃硝酸。

3、開始實(shí)驗(yàn)：加入濃硝酸后，迅速蓋緊橡皮塞，反應(yīng)開始。濃硝酸與銅接觸后，有紅棕色氣體(NO2)產(chǎn)生，溶液由無色變?yōu)樗{(lán)色(Cu(NO3)2溶液)。打開止水夾，NO2氣體通入第一支側(cè)泡具支試管中與水反應(yīng)，氣體顏色由紅棕色變?yōu)闊o色(NO)，NO在試管上端與O2反應(yīng)又生成NO2，通入第二支側(cè)泡具支試管中，NO2先與水反應(yīng)生成稀硝酸，稀硝酸再與銅反應(yīng)。燒杯中導(dǎo)管口有少量氣泡產(chǎn)生，說明反應(yīng)有尾氣殘留。

五、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

1、利用微型實(shí)驗(yàn)可以在很大程度上提高實(shí)驗(yàn)的安全性和環(huán)保性，節(jié)約藥品和時(shí)間，減少不必要的、藥品浪費(fèi)。同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)裝置利用啟普發(fā)生裝置原理，控制反應(yīng)速度，且操作簡單，有利于學(xué)生在課堂外開展實(shí)驗(yàn)；

2、實(shí)驗(yàn)前一個(gè)產(chǎn)物是后一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，這樣能充分利用資源；在與水和銅片反應(yīng)前先將氣體通入水中，有利于學(xué)生對(duì)氣體顏色變化的觀察，從而避免了銅與稀硝酸反應(yīng)生成的無色NO氣體被側(cè)泡具支試管中的空氣氧化成紅棕色NO2氣體，而無法證明反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是NO；在短時(shí)間內(nèi)完成各項(xiàng)反應(yīng)，使得銅與濃、稀硝酸反應(yīng)一體化，同時(shí)能將銅與濃、稀硝酸反應(yīng)的現(xiàn)象直觀地展現(xiàn)出來，更有利于學(xué)生去理解硝酸濃度不同則氧化性不同。

參考文獻(xiàn)

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修1(人民教育出版社).