銅與稀硝酸反應的實驗創(chuàng)新

唐光華

【摘要】人教版高中化學必修1第四章第四節(jié)是氨、硫酸和硝酸的內容，其中關于硝酸的性質中涉及到銅與稀硝酸的反應，該反應生成了無色氣體一氧化氮。新課改之前的舊教材中有該反應的演示實驗，但在新教材中卻沒有這個實驗，原因應該是該實驗很難做成功，失敗人教版普通高中教材化學的原因是裝置中的空氣很難被排除干凈，一氧化氮氣體遇到氧氣就變成紅棕色的二氧化氮氣體。

【關鍵詞】高中化學 硝酸 演示實驗

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）12-0209-02

筆者經過反復思考和實驗，探索了幾個該實驗的創(chuàng)新做法，比較成功的有兩個，現分別介紹如下：

方法一、

1.試劑 ：大試管、膠塞（帶孔）、直角玻璃管、三通管、注射器、小燒杯、乳膠管、鐵架臺（帶鐵夾）、止水夾、酒精燈、火柴、固體碳酸鈣（砸成小顆粒）、稀硝酸、粗銅絲（一端繞城螺旋狀）、氫氧化鈉溶液。

2.實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

實驗操作

依照裝置圖組裝好實驗裝置，并檢查氣密性。將注射器活塞推到底，打開止水夾1和止水夾2。向大試管中加入少許碎固體碳酸鈣，并加入過量稀硝酸（液面應處于銅絲以下），塞好膠塞，此時試管中產生CO2氣體，不斷緩緩拉推注射器活塞（目的是使靠近注射器一端的乳膠管中的空氣排除），氣體會將試管中的空氣排出，多余的CO2氣體被NaOH溶液吸收。待碳酸鈣反應完畢，關閉止水夾2，將銅絲向下伸入稀硝酸中，Cu與稀硝酸反應開始，生成的無色NO氣體進入氫氧化鈉溶液并被吸收。讓反應進行一會（目的是使裝置中的CO2氣體被排出）后打開止水夾2，關閉止水夾1，此時生成的NO氣體推動注射器活塞移動，氣體進入注射器（亦可緩緩抽動活塞，使NO氣體進入注射器）。當注射器中收集三分之一的氣體時，將銅絲向上拉，使其與硝酸分離，反應停止。關閉止水夾2，將注射器與乳膠管分離，使注射器口朝上，觀察其中的氣體為無色，輕輕抽動活塞，使空氣進入注射器，無色氣體慢慢變成紅棕色。最后將注射器中的氣體壓入氫氧化鈉溶液中。

注：實驗成敗的關鍵在于良好的氣密性。

3.裝置改進的意義

Cu與稀硝的反應是高中化學中一個重要反應，然而要用實驗來演示這個反應卻非常不易，原因是產物NO很容易被氧化為NO2。由于這個實驗難做，所以新版的人教版教材已經不做這個實驗。

這套實驗裝置很好的解決了這個難題，它具有以下優(yōu)點：

⑴由于巧妙的將裝置中的空氣排除掉了，因此避免了NO被氧化，從而能使觀察者很清楚的看到NO是無色的。

⑵利用注射器收集到NO，還能呈現NO遇O2變成NO2的過程，更加證明生成的氣體是NO。

⑶實驗過程中幾乎不向空氣中排放有毒氣體，非常環(huán)保。

⑷實驗所用儀器很常見，可以就地取材，而且裝置也很簡單。對注射器的使用也體現了廢物回收利用的理念。

方法二、

1.實驗儀器及試劑：U形管、橡膠塞、注射器（帶長針頭）、銅絲（繞成螺旋狀）、鐵架臺（帶鐵夾）、稀硝酸。

2.實驗裝置圖：

3.實驗操作 ：⑴在U形管中裝入一定量的稀硝酸溶液，使液面距管口有3-4厘米距離，將U形管豎直固定在鐵架臺上；

⑵將螺旋狀銅絲扎入橡膠塞較細一端，把注射器針頭從橡膠塞較粗一端扎入，使針頭剛好穿透橡膠塞，將注射器活塞推到底，將橡膠塞蓋緊U形管一端，此時橡膠塞與稀硝酸液面之間是空氣；

⑶拉動注射器活塞，使橡膠塞一端液面上升并與與橡膠塞接觸，另一端液面下降，此時橡膠塞與液面堿空氣被排除干凈，拔掉注射器。

⑷反應開始，可看到橡膠塞與液面之間逐漸產生無色氣體，待氣體產生一定量時，將注射器扎透橡膠塞，拉動活塞，抽取半管該氣體，將注射器拔出，繼續(xù)拉動活塞，使空氣進入注射器，可看到氣體顏色變深，逐漸變?yōu)榧t棕色。

⑸將注射器及u型管用氫氧化鈉溶液處理，以免污染環(huán)境。

經過實驗，證明這套裝置可以清楚證明Cu與稀硝酸反應生成的是無色氣體—NO，而不是紅棕色氣體—NO2，更方便的是，實驗者可以將無色氣體收集到注射器中，再吸入空氣使其變成紅棕色氣體。

實驗裝置優(yōu)點：

⑴該裝置使用儀器少，操作簡單，非常易于成功，可謂是傻瓜實驗法。

⑵ 利用注射器收集到NO，還能呈現NO遇O2變成NO2的過程，更加證明生成的氣體是NO。

⑶實驗過程安全、環(huán)保、幾乎無污染。