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    銅與硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)化

    2018-03-16 07:12:32馬春桐
    新課程(中學(xué)) 2018年12期
    關(guān)鍵詞:廣口瓶內(nèi)礦泉水瓶

    馬春桐

    (山東省聊城市高唐縣第一中學(xué),山東 聊城)

    一、銅與濃硝酸反應(yīng)的優(yōu)化

    1.反應(yīng)原理:

    注意:當(dāng)濃硝酸與銅反應(yīng)之后溶液變稀,就不再發(fā)生這個(gè)反應(yīng)了,將發(fā)生銅與稀硝酸反應(yīng),因此為了保證一直能進(jìn)行銅與濃硝酸的反應(yīng)就要保證反應(yīng)后剩余液中的硝酸也是濃的才行。從這個(gè)角度上說,二氧化氮與硝酸的比應(yīng)小于1∶2。

    2.實(shí)驗(yàn)用品

    300ml礦泉水瓶2只、導(dǎo)管、橡皮塞、小氣球、橡膠管、止水夾。

    3.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

    (1)利用塑料的熱塑性,將一根玻璃導(dǎo)管的一端在酒精燈上加熱,迅速與礦泉水瓶蓋連接,將導(dǎo)管與瓶蓋組裝好,為保證密封性良好,選擇與瓶蓋大小相同的橡皮塞連接在內(nèi)瓶蓋中,對瓶蓋與導(dǎo)管的連接處用石蠟熔融后密封。用同樣的方法處理另一只礦泉水瓶,在該瓶蓋上再打一個(gè)孔,連接導(dǎo)管并綁上小氣球。兩只礦泉水瓶的導(dǎo)管用橡膠管連接。

    (2)在靠近礦泉水瓶甲的瓶蓋的導(dǎo)管上纏繞粗銅絲。

    (3)在礦泉水瓶乙中加入200 ml氫氧化鈉溶液。

    4.實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

    用止水夾夾住橡膠管,在礦泉水瓶甲中加入10 ml濃硝酸,迅速擰緊瓶蓋,緩緩倒置礦泉水瓶??梢杂^察到銅與濃硝酸立即反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色的氣體,氣體自下而上逐漸充滿礦泉水瓶甲。待氣體充滿甲瓶后,打開止水夾,甲瓶內(nèi)溶液壓入乙瓶中,乙瓶中產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,并有少量氣體逸出,被收集在氣球中。用手?jǐn)D壓乙瓶,使少量反應(yīng)后的溶液進(jìn)人甲瓶,甲瓶內(nèi)立即形成美麗的藍(lán)色噴泉。

    5.優(yōu)化的意義

    (1)將銅與濃硝酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),硝酸銅與氫氧化鈉的反應(yīng)、二氧化氮與氫氧化鈉反應(yīng)的噴泉實(shí)驗(yàn)巧妙地組合在一起。

    (2)實(shí)驗(yàn)裝置均為普通的礦泉水瓶,改造操作簡便。將橡皮塞外再加瓶蓋,密封效果更好,保證了實(shí)驗(yàn)在密閉條件下進(jìn)行,安全環(huán)保。

    (3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,趣味性濃厚。

    (4)為保證實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)驗(yàn)前要計(jì)算好藥品的比例,在定性研究物質(zhì)的同時(shí)達(dá)到了定量研究的目的。

    二、銅與稀硝酸反應(yīng)的優(yōu)化

    1.反應(yīng)原理

    2.實(shí)驗(yàn)用品

    注射器兩只,廣口瓶,300 ml礦泉水瓶、導(dǎo)管、橡皮塞。

    3.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

    (1)在注射器的針筒內(nèi)事先放入少量的銅片,反應(yīng)前注意將注射器針筒內(nèi)的空氣完全排盡。

    (2)在廣口瓶內(nèi)盛滿水。

    4.實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象

    拉動(dòng)注射器的活塞,慢慢地吸入適量的稀硝酸,迅速與廣口瓶上的導(dǎo)管連接,可觀察到有無色氣體產(chǎn)生,氣體將廣口瓶內(nèi)的水壓出。注射器的溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色。待廣口瓶內(nèi)的水被完全排出后,另取一支注射器,向廣口瓶內(nèi)注入空氣,觀察到瓶內(nèi)的氣體逐漸變?yōu)榧t棕色。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后向廣口瓶中加入氫氧化鈉溶液,徹底吸收瓶內(nèi)的二氧化氮?dú)怏w。

    5.優(yōu)化的意義

    (1)銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化氮為無色氣體,接觸到空氣后迅速與氧氣反應(yīng)生成紅棕色的二氧化氮,由于課堂教學(xué)中實(shí)驗(yàn)一般都是用試管進(jìn)行的簡單操作,所以很難觀察到氣體由無色變?yōu)榧t棕色的過程,對一氧化氮的認(rèn)識不夠直觀、缺乏說服力。通過優(yōu)化能直觀地觀察到一氧化氮?dú)怏w的產(chǎn)生。

    (2)注射器的使用既保證了實(shí)驗(yàn)的密封效果,同時(shí)也使實(shí)驗(yàn)操作更為便捷。

    總之,利用生活用品自制化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器使化學(xué)實(shí)驗(yàn)的形式更加靈活,同時(shí)將理論上分析、推導(dǎo)得出的結(jié)論通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,使原來枯燥的理論變得有趣生動(dòng),這對化學(xué)理論知識的教學(xué)是一種嘗試和突破。

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