再谈苏教版中铜与稀硝酸反应实验装置的改进

杨友智

摘要：铜与稀硝酸反应制取ＮＯ的反应一直是中学化学必做的演示实验。苏教版新教材对该实验的装置进行了改进，但实验装置仍存在一些弊端。故笔者对该实验的装置进行了进一步的改进。改进后的实验，操作简单，现象明显，对照性增强，效果良好， 也达到了环保的要求。

关键词：铜与稀硝酸；ＮＯ和ＮＯ２；实验装置改进

文章编号：1008-0546（201１）０５-00９３-0２中图分类号：G63３．８文献标识码：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１１．０５．０４４

苏教版新教材《化学１》中虽然对铜与浓、稀硝酸的反应装置做了改进，但笔者认为仍然不够理想，它依然存在污染问题，且难以终止反应，故笔者在教学过程中也尝试了对实验装置的改进。这套改进装置操作简单，现象明显，构思巧妙，可视性强，不但能控制反应时间，而且能避免一氧化氮、二氧化氮对教室内空气的污染。更加精彩的是改进装置能灵活操作且具有很高的趣味性，试剂用量又少。如果所带班级较多，不用拆换装置即可重复使用。

一、现行实验存在的缺点

苏教版现行教材中所设计的铜和浓、稀硝酸反应是在试管中进行的，并用排水法把ＮＯ收集在集气瓶中，该实验存在如下的缺点：

（１）试管内空气未排净，不易观察到无色的ＮＯ的生成。即使可以用排水法收集到ＮＯ，也没有说服力，因为收集到的无色的ＮＯ可能是由ＮＯ２与水反应生成的。

（２）实验完毕后，无法使反应立即停止，一旦铜片和稀硝酸反应产生的ＮＯ过多，会使其向空气中逸散，污染空气。

（３）取下盖玻片观察ＮＯ和Ｏ２生成ＮＯ２时，会造成大量有毒气体ＮＯ２的逸出，污染环境。

（４）处理尾气ＮＯ时，ＮＯ为不成盐化合物，用ＮａＯＨ吸收效果差，会有大量的ＮＯ逸出，污染环境。

基于上述原因，必须改进该实验装置。

二、实验改进目的

（１）铜与稀硝酸反应能自动停止，防止ＮＯ过多。

（２）反应后，能有效的通入空气，证明ＮＯ；同时还要防止ＮＯ及生成的ＮＯ２逸散到空气中。

三、改进实验仪器及用品

仪器：带支管的试管（２个），带支管的注射器（改进），单孔橡皮塞，分液漏斗（２个），铁架台，小磁铁（２个），胶头滴管，止水夹（２个）。

药品：稀硝酸，铜丝圈，ＭｎＯ２，Ｈ２Ｏ２，ＮａＯＨ溶液，石蕊试液。

四、实验装置图

（实验装置如图所示）

五、实验操作及说明

（１）关闭止水夹Ｅ和Ｆ，塞上Ｂ处橡胶塞，注水至支管口处，塞上盛有石蕊试液滴管的活塞。

（２）在左侧试管中放入带铜丝的小磁铁，并在试管外壁上再用一个小磁铁吸住内侧小磁铁，慢慢下滑，使铜丝和稀硝酸接触反应，并塞上盛有ＮａＯＨ溶液的分液漏斗。

（３）打开止水夹Ｅ和下端橡皮塞Ｂ，会发现注射器中液面下降。

（４）当液面下降到大约注射器一半时，慢慢上提左侧试管外壁小磁铁，使内侧小磁铁带动铜丝上升，和稀硝酸脱离，使反应停止。

（５）关闭止水夹Ｅ，打开止水夹Ｆ，并打开右侧盛有Ｈ２Ｏ２的分液漏斗的活塞Ｃ，使Ｈ２Ｏ２滴下，在ＭｎＯ２的催化作用下反应放出Ｏ２。

（６）观察注射器中现象，发现注射器中气体由无色变为红棕色，最后又变成无色，且液面上升。

（７）当液面上升到接近原处时，关闭止水夹Ｆ，关闭右侧盛有Ｈ２Ｏ２的分液漏斗的活塞，挤入石蕊试液，观察到注射器中溶液呈红色，说明溶液呈酸性。

（８）实验完毕后，打开右侧盛有Ｈ２Ｏ２的分液漏斗的活塞，打开止水夹Ｅ和Ｆ，使左侧试管中的ＮＯ和右侧产生的Ｏ２反应生成ＮＯ２，同时打开盛有ＮａＯＨ溶液的分液漏斗的活塞Ｄ，使ＮａＯＨ溶液与试管中的稀硝酸和ＮＯ２反应，防止尾气逸出。

六、实验涉及的化学方程式及结论

铜与稀硝酸反应生成无色的ＮＯ气体：３Ｃｕ＋８ＨＮＯ３（稀）＝３Ｃｕ（ＮＯ３）２＋２ＮＯ↑＋４Ｈ２Ｏ

通入氧气后气体由无色的ＮＯ变为红棕色的ＮＯ２：２ＮＯ＋Ｏ２＝２ＮＯ２

红棕色的ＮＯ２溶于水后液面上升：３ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ＝ ２ＨＮＯ３ ＋ＮＯ或４ＮＯ２＋Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＝４ＨＮＯ３

尾气处理时滴入足量的ＮａＯＨ溶液：２ＮＯ２＋２ＮａＯＨ ＝ＮａＮＯ２＋ＮａＮＯ３＋Ｈ２Ｏ

七、装置改进的意义及优点

本实验装置具有如下的优点：

（１）实验操作简单，且实验现象非常明显。

实验过程的操作仅仅是对活塞和止水夹的开关，而实验现象却如刚才我们观察到的非常明显。在区别ＮＯ与ＮＯ２的溶解性不同方面，具有很大的实用性。

（２）所用的仪器和药品均为常见的仪器和药品。

（３）实验装置微型化，实验设计绿色化。

实验中药品的用量很少，而且该实验过程中没有向空气中排放任何有毒气体。

（４）该实验设计具有很高的趣味性。使用这套装置完成这一反应，气体颜色的改变、液面的升降、试管中产生蓝色絮状沉淀等实验现象非常鲜明，在学生理解其所代表的化学原理方面起到了积极的作用。

另外，装置设计本身，对学生的创造思维能力的训练和创新意识的培育也是一种良好的熏陶。