铜与浓、稀硝酸反应的实验改进--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

铜与浓、稀硝酸反应的实验改进

发表时间：2020/12/3 来源：《教学与研究》2020年11月上作者：吴琳洁

[导读] 本实验对教材中铜与硝酸反应的实验装置进行改进，更环保、节能。

陕西省西安市经开第一中学吴琳洁

摘要：本实验对教材中铜与硝酸反应的实验装置进行改进，更环保、节能。
关键词：铜与浓和稀硝酸反应、环保、实验改进
铜与硝酸的反应是高中化学重要实验之一，通过该实验可以使学生认识硝酸的强氧化性和产物NO、NO2的相关性质。现行人教版高中化学教材中仅给出反应的原理，并没有设计实验,鲁科版教材中给出了铜与浓、稀硝酸反应的简单装置（如图）：在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入少量的稀硝酸和浓硝酸,立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口。该装置有如下缺陷：1.反应在试管中进行，不能控制反应的速率.2.在棉花塞上去之前，会有少量的气体逸出，同时NaOH不能吸收铜和稀硝酸反应所生成的NO。3.试管中空气能将生成的NO气体氧化成红棕色NO2，观察不到无色气体NO产生。4.不能验证产物NO2的相关性质。综合以上几点，对该实验做如下改进。

        1.仪器和药品
       仪器：滴瓶、橡胶管、止水夹、洗耳球、注射器、短玻璃导管
       药品：细铜丝、稀硝酸（4mol/L）、浓硝酸（15mol/L）、NaOH溶液（5mol/L）
        2.装置图

        将滴瓶中滴管的胶帽去掉，滴管上端与橡胶管相连，橡胶管上连接短玻璃导管，橡胶管上放置止水夹。
        3.操作步骤和现象
        3.1铜和稀硝酸的反应
        （1）用洗耳球从橡胶管上部吸入少量稀硝酸，使液面恰好到达止水夹部位，关闭止水夹，迅速将滴管放入空的滴瓶中。
       （2）待产生的气体将滴管中的液体全部排出，打开止水夹，用洗耳球向滴管中吹气（注意用手压紧滴管，防止气体逸出）。
        （3）用注射器从滴管上方注入NaOH溶液，震荡滴瓶。
        实验现象
        （1）滴管内迅速产生气体，同时将生成的蓝色溶液压入滴瓶中。滴管内气体无色,滴管外的滴瓶中为红棕色气体，发生反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
        （2）向滴管中吹气，管中的无色气体变为红棕色，发生反应2NO+O2=2NO2
        （3）滴入NaOH溶液，滴瓶中红棕色气体消失。
        2NO?+ 2NaOH= NaNO?+ NaNO?+ H2O
        3.2铜和浓硝酸的反应
        （1）用洗耳球从橡胶管上部吸入少量浓硝酸，关闭止水夹。
        （2）待液体从滴管下方全部流出后，迅速将滴管放入盛有少量水的滴瓶中（水面能淹没滴管为宜）。
        （3）用注射器从滴管上方加入少量水，并关闭止水夹，压紧滴管，震荡滴瓶。
        （4）打开止水夹，同时用洗耳球向滴管中轻轻吹气，使液体不完全被挤出。
        （5）用注射器从滴管上方注入NaOH溶液，震荡滴瓶。
        实验现象
        （1）滴管内产生红棕色气体，将生成的蓝色液体从滴管下方压出。
        Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO↑+2H2O
        （2）加水震荡滴瓶，红棕色气体消失。
        （3）用洗耳球向滴管中吹气，滴管中无色气体变为红棕色。
        （4）注入NaOH溶液后，滴管中红棕色气体消失。
        4.改进后的优点
        实验装置简单，可操作性强，实验现象明显；由于整个实验在滴瓶中进行，所消耗的药品较少，节约试剂；同时生成的气体通过转化始终存在于滴瓶中，不会造成空气污染，同时验证了生成物的相关性质，体现了“绿色化学的理念”。