銅與濃、稀硝酸一體化微型綠色化設(shè)計

蔡婷婷

摘 要：結(jié)合單球干燥管的構(gòu)造特點，巧妙使用，對銅與濃、稀硝酸反應的實驗設(shè)計進行突破性的改進。將銅與濃、稀硝酸的實驗實現(xiàn)一體化，改進后的實驗達到用量少、操作簡便、現(xiàn)象明顯、探究性強、有效調(diào)控、綠色環(huán)保的目的。

關(guān)鍵詞：干燥管;一體化;探究性強;綠色環(huán)保

一、問題的提出

化學實驗是中學化學教學中最常用的教學手段，這對學生理解和掌握化學知識非常有幫助。氮及其化合物的性質(zhì)在非金屬元素化合物中占有重要地位，高中化學中銅分別與濃、稀硝酸的反應來檢驗它們的氧化性。現(xiàn)行人教版必修一課本上已取消了老版教材原有在敞口試管中進行的演示實驗，在實際教學中，很多時候都放棄了現(xiàn)場演示或?qū)W生分組實驗，使學生對這方面知識缺乏直觀的感性認識。因此，本文經(jīng)過多次實驗與探究，對該實驗設(shè)計進行了改進。

二、實驗設(shè)計的目的

1.改進銅與濃、稀硝酸反應的實驗裝置。

2.檢驗稀硝酸、濃硝酸的氧化性，NO與NO2的相互轉(zhuǎn)化等一體化反應。

六、改進后的實驗操作及現(xiàn)象分析

1.先在A處、B處膠頭滴管分別盛裝滿H2O2、蒸餾水，③裝置燒杯中加入適量稀NaOH溶液，然后按照圖中連接裝置，檢查裝置的氣密性。

2.先在B處干燥管單球內(nèi)加少量MnO2固體粉末，塞上帶膠頭滴管的單孔橡膠塞，夾上止水夾，然后在C處干燥管單球內(nèi)加約0.5mL濃硝酸，用鑷子將銅片放置在靠近C處干燥管單球的位置（注意：不與濃硝酸接觸為宜），用帶膠頭滴管及直角導管的雙孔橡膠塞的膠頭滴管尖嘴部分把銅片推進干燥管單球C處，并立即塞緊橡膠塞。C處干燥管內(nèi)：銅片與濃硝酸接觸，立即發(fā)生劇烈的反應，產(chǎn)生紅棕色氣體，氣體充滿整個干燥管，溶液顏色為藍綠色。

3.擠壓D處，逐滴加入蒸餾水，讓NO2和水反應，可觀察到干燥管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺至無色，③裝置中干燥管內(nèi)液面上升，明顯的倒吸現(xiàn)象說明NO2和水的反應是一個氣體體積減小的反應，②③裝置內(nèi)氣體壓強減小并且生成的NO難溶于水。同時，加入水后使?jié)庀跛嶙兂上∠跛?，可觀察到C處銅與稀硝酸緩慢反應產(chǎn)生無色氣體，溶液顏色為藍色，③裝置中干燥管內(nèi)液面高度變化不大，這恰好使②③裝置干燥管形成了類似氣體的儲存裝置，收集較多的NO氣體，可為下一步實驗做準備，也可在無氧環(huán)境中能較長時間觀察到NO的真實面貌，它是一種無色的氣體，也不直接與NaOH發(fā)生反應。

4.打開止水夾，擠壓A處，H2O2在MnO2催化作用下快速反應產(chǎn)生O2，可觀察到②③裝置干燥管內(nèi)無色氣體變?yōu)榧t棕色，夾上止水夾又可觀察到裝置中干燥管內(nèi)液面上升，②③裝置干燥管內(nèi)氣體顏色又接近于無色，可重復操作2～3次，觀察到NO和O2反應產(chǎn)生紅棕色氣體NO2，NO2被NaOH溶液吸收過程的現(xiàn)象。

5.繼續(xù)擠壓A處，把雙氧水全加進B處，觀察到C和E處氣體顏色都為無色，則說明NO基本反應完全，夾上止水夾，拆下②裝置的干燥管，迅速將③裝置燒杯內(nèi)的氫氧化鈉溶液倒入③裝置中的干燥管內(nèi)，打開止水夾，進行最后的尾氣處理，實現(xiàn)廢液利用。

七、實驗注意事項

（1）整個裝置必須氣密性良好。（2）濃硝酸用量不宜過多。（3）雙氧水濃度不適宜太大。（4）尾氣吸收液應為稀NaOH溶液，不宜用濃溶液。若用濃NaOH溶液在步驟3中NO2和水反應生成的NO較少，將不利于在上述步驟4中觀察NO轉(zhuǎn)化為NO2的過程。（5）上述步驟5尾氣處理，可以根據(jù)實驗情況加適量的濃NaOH溶液。

參考文獻：

[1]蔣新芳.例談“簡異”化學實驗創(chuàng)設(shè)的教學價值[J].化學教育，2013（9）.

[2]潘祥泰.NO的制備和性質(zhì)實驗的改進與創(chuàng)新[J].化學教學，2014（2）.