尤傳裕

摘 要：蘇教版《化學(xué)1 必修》專題四第2單元《生產(chǎn)生活中的含氮化合物》中制取NO的實(shí)驗(yàn)，由于污染環(huán)境或有毒的原因，課堂演示實(shí)驗(yàn)成了不可觸及的“雷區(qū)”，因此大多數(shù)教師只能通過(guò)講實(shí)驗(yàn)方式或者是以視頻的形式播放來(lái)傳授給學(xué)生知識(shí)。但這些方式或形式都會(huì)給學(xué)生一種距離感，而利用套管實(shí)驗(yàn)就可以解決這一困擾 本論文正是利用改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置將化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)操作繁瑣，污染性強(qiáng)，演示性難的NO制取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，取得了滿意的效果。

關(guān)鍵詞：銅 硝酸 裝置改進(jìn) 環(huán)保 卷頭銅絲 自制噴頭 安全 簡(jiǎn)捷

引言

銅和濃硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是我市現(xiàn)行高中化學(xué)教材蘇教版《化學(xué)1必修》專題四第2單元中講述硝酸氧化性時(shí)的一個(gè)[觀察與思考]實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也是教學(xué)大綱要求學(xué)生必須掌握的實(shí)驗(yàn)之一，教材上對(duì)此實(shí)驗(yàn)是在試管中進(jìn)行的，尾氣沒(méi)有處理（圖1）。

圖1 教材截圖

該套裝置進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)。其中的第二組，銅和稀硝酸反應(yīng)生成NO，但是需要加入銅片或者硝酸，這樣就可能打開(kāi)試管上的軟木塞，引起漏氣，或者加入稀硝酸導(dǎo)致藥品使用量較大。為了有效地減小對(duì)環(huán)境的污染和進(jìn)一步提高本實(shí)驗(yàn)的可操作性、可演示性。筆者設(shè)計(jì)了新的套管實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)報(bào)道如下。

一、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的目的

1.盡可能采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)藥品，在較短時(shí)間內(nèi)取得較明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以突出重點(diǎn)，避免因裝置和操作過(guò)于復(fù)雜或反應(yīng)緩慢而分散學(xué)生的注意力。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案必須考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全，避免使用有毒物質(zhì)和進(jìn)行有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作，盡量設(shè)計(jì)成綠色化實(shí)驗(yàn)，防止引起人身傷害和造成環(huán)境污染

3.通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，使同學(xué)能夠更清晰地觀察NO的一些相關(guān)現(xiàn)象，從而更有效地掌握NO的有關(guān)性質(zhì)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

3Cu + 8HNO3 = 3Cu （ NO3）2 + 2NO +4H2O

2NO+O2 =2NO2

3NO2 +H2O=2HNO3 +2NO

三、實(shí)驗(yàn)用品

儀器： 鐵架臺(tái) 具支試管 水槽 針筒注射器 倒扣漏斗 自制噴頭

藥品： NaOH溶液、銅、硝酸、卷頭銅絲。

四、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

1.檢查裝置氣密性

（1）將裝置如圖2所示裝好，用針筒注入空氣，在燒杯中倒扣漏斗處出現(xiàn)氣泡。

（2）回抽針筒，放開(kāi)，發(fā)現(xiàn)針筒反彈，驗(yàn)證自制噴頭的氣密性。

2.銅與稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

（1）將銅絲伸入實(shí)驗(yàn)5.2留下的具支試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（有無(wú)色氣體生成。）

（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯后，拔出銅絲。

（3）針筒中裝入空氣，按壓進(jìn)入具支試管中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（有紅棕色氣體生成。）

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO;

六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1.裝置氣密性要好。確保氣體不泄漏。

2.氫氧化鈉濃度要大約15%，以確保有毒氣體充分被吸收。

3.卷頭銅絲處應(yīng)涂上凡士林，增強(qiáng)潤(rùn)滑性和氣密性。

七、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)

1.能將第一次反應(yīng)剩余的濃HNO3與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入的水混合稀釋成稀硝酸，供銅與其進(jìn)行第二次反應(yīng)，很好的節(jié)省了藥品，并提高了藥品的利用率。

2.將銅片換成卷頭銅絲，使實(shí)驗(yàn)操作更加靈活。簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，防止因添加藥品引起的氣體泄漏。

3.針筒與噴頭相結(jié)合，將水變?yōu)榻F態(tài)，與氣體反應(yīng)，加快了反應(yīng)速度，極大的節(jié)省了時(shí)間。

4.一個(gè)裝置進(jìn)行兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，減少了器材的使用，使實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)明易懂。

八、補(bǔ)充說(shuō)明

1.實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性探討

該實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹皇菫榱俗C明銅與稀硝酸反應(yīng)生成的是無(wú)色的一氧化氮。由于在除去NO2時(shí)會(huì)生成NO，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)性。為將其影響減小到忽略范圍，便將其轉(zhuǎn)化為HNO3。

4 NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3

4 NO + 3O2 + 2H2O == 4HNO3

在實(shí)驗(yàn)5.4中，銅和稀HNO3反應(yīng)生成NO，瓶中NO的含量增加，此時(shí)再注入空氣，會(huì)生成大量NO2，顏色變深，便可證明銅與稀硝酸反應(yīng)生成的是NO。與實(shí)驗(yàn)5.2銅與濃硝酸反應(yīng)生成NO2對(duì)比，便可看出不同溶度的HNO3氧化性的差異。

2.自制噴頭

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)水與NO2反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、效果不佳，于是想到將水化為近霧態(tài)，以增加接觸面、加快反應(yīng)速度。在一次偶然的機(jī)會(huì)中，發(fā)現(xiàn)醫(yī)用的輸液管上有一塑料套，將其與常見(jiàn)的筆芯護(hù)套鑲嵌在一起，也是很好的噴頭制作材料。經(jīng)簡(jiǎn)易加工組合，一個(gè)噴霧效果很好的噴頭就制作而成了。制作過(guò)程詳見(jiàn)附件一。

3.環(huán)保節(jié)能理念

該實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了一個(gè)理念：環(huán)保節(jié)能。對(duì)藥品的充分利用，對(duì)尾氣的處理，以及噴頭的制作，都體現(xiàn)了這一點(diǎn)。除此之外，該實(shí)驗(yàn)還注重一個(gè)效率問(wèn)題，充分考慮課堂因素，盡量節(jié)約時(shí)間，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)器材。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的有毒氣體可被氫氧化鈉吸收，保證實(shí)驗(yàn)安全。