“銅與硝酸反應(yīng)”微型化實驗的再實踐

韓竹海（張家港市崇真中學(xué)　江蘇張家港　215600）

“銅與硝酸反應(yīng)”微型化實驗的再實踐

韓竹海
（張家港市崇真中學(xué)江蘇張家港215600）

摘要：文章對蘇教版《化學(xué)1》專題四第二單元生產(chǎn)生活中的含氮化合物“硝酸的性質(zhì)”一節(jié)中銅與硝酸反應(yīng)的改進(jìn)實驗進(jìn)行再實踐，明確了每一步的操作細(xì)節(jié)，做到微型化、綠色化，適合學(xué)生分組實驗。

關(guān)鍵詞：課本實驗；改進(jìn)方案；實踐；反思

中圖分類號：

文章編號：1008-0546（2015）04-0089-01G633．8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

2014年，筆者參加了江蘇省教育學(xué)會化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會組織的江蘇省中青年化學(xué)教師優(yōu)秀課評比，榮獲一等獎，課題是“硝酸的性質(zhì)”。課上，筆者將銅和硝酸的反應(yīng)的實驗進(jìn)行了改進(jìn)，非常適合于學(xué)生實驗。后來經(jīng)過查閱文獻(xiàn)，筆者發(fā)現(xiàn)自己的改進(jìn)思路和山東巨野一中宗允濤的想法如出一轍［1］。但是，宗老師的該實驗操作細(xì)化不夠，比如，吸入1滴管的硝酸的操作不具備可行性。下面，筆者將本人的設(shè)計理念及實踐過程本真呈現(xiàn)給各位，供同行參考。

蘇教版《化學(xué)1》（第6版）第100頁上在硝酸的性質(zhì)實驗中采用圖示（圖1）裝置進(jìn)行銅和濃硝酸反應(yīng)，該裝置所需的濃硝酸的量較多（2mL），而且反應(yīng)一旦進(jìn)行就無法停止；反應(yīng)一會兒，再加入5mL水，由于試管內(nèi)充滿NO2，水不能順利流下；稀硝酸和銅反應(yīng)時，受紅棕色NO2的干擾，并看不到無色氣體NO的產(chǎn)生；反應(yīng)后的溶液呈淺綠或深綠色，學(xué)生根本不敢判斷有Cu2＋生成；前后兩個階段都用排水法收集氣體，目的不明確，處理尾氣應(yīng)當(dāng)通入濃的氫氧化鈉溶液中。由此可見，該實驗裝置存在諸多缺陷。

圖1　銅與硝酸反應(yīng)裝置

圖2　滴瓶

改進(jìn)后，在一只滴瓶（60mL規(guī)格）（圖2）中一次性完成銅和濃、稀硝酸的反應(yīng)。具體實驗操作及實驗現(xiàn)象如下：（1）取下滴瓶上滴管的乳膠頭，將一根銅絲（Φ：5mm、l：6cm）彎成螺旋狀，然后塞到滴管里，再裝上乳膠頭。（2）最大程度捏扁乳膠頭，伸入盛有濃硝酸的試劑瓶，松開乳膠頭，吸取濃硝酸，再將滴管插到滴瓶上，滴瓶內(nèi)預(yù)裝18mL蒸餾水?？梢钥吹姐~絲上產(chǎn)生氣泡，銅絲周圍溶液變綠，慢慢加深，有色溶液向四周擴(kuò)散，不久，反應(yīng)速率加快，滴管內(nèi)液體一下子被壓出滴管，銅絲和硝酸分離，銅絲表面殘留的硝酸繼續(xù)反應(yīng)，滴管的內(nèi)部充滿紅棕色氣體，滴瓶內(nèi)的液體呈淺藍(lán)色。（3）滴瓶內(nèi)中的部分溶液瞬間又被壓進(jìn)滴管，滴管內(nèi)的溶液慢慢自動上升，漸漸的浸沒銅絲，滴管內(nèi)上方空間的氣體顏色變淡，最后褪去。在銅絲的表面又有氣泡產(chǎn)生，逸出的氣體沒有顏色。（4）滴管內(nèi)的液面又開始下降，最終完全離開尖嘴，擰起膠頭滴管，使尖嘴離開液面，滴管的氣體迅速變成紅棕色，立即將之再插入水中。（5）向滴瓶中加入6mol／L的氫氧化鈉溶液10mL，反復(fù)擠壓乳膠頭，使得滴管內(nèi)的氣體充分排出。

該實驗現(xiàn)象的解釋如下：銅和濃硝酸反應(yīng)生成紅棕色的NO2，在封閉的空間內(nèi)，增多的NO2產(chǎn)生的壓強(qiáng)將滴管內(nèi)的硝酸下壓；水進(jìn)入滴管后，NO2與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，進(jìn)入滴管的水中也含有少量的硝酸，稀硝酸和銅反應(yīng)生成NO，兩個反應(yīng)平行進(jìn)行，最終NO2與H2O反應(yīng)結(jié)束，稀硝酸和銅的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，增多的NO產(chǎn)生的壓強(qiáng)將滴管中的液體壓出；滴管內(nèi)NO的與O2相遇立即化合生成紅棕色的NO2；NO2與氫氧化鈉發(fā)生歧化反應(yīng)被完全吸收。

在實驗實踐中的體會：改進(jìn)后的銅與硝酸的反應(yīng)，在封閉空間進(jìn)行，藥品用量少，操作簡單，實驗時間短，實驗中實現(xiàn)了連續(xù)的自動化的分階段反應(yīng)，每一階段的實驗現(xiàn)象十分明顯。在課堂教學(xué)中，完全可以做到人人動手，全面參與，極大的激發(fā)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀察、深刻思維的能力，從而提高化學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］宗允濤．“銅與硝酸反應(yīng)”的微型化實驗設(shè)計及創(chuàng)新［J］．實驗教學(xué)與儀器，2012，（1）：35－36

doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2015．04．035