铜与浓、稀硝酸反应微型实验设计

佃武杰 黄燕沣 衷明华

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

铜与浓、稀硝酸反应的实验是现行人教版高中化学必修一中占据重要地位的一个实验。通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以更直观的了解硝酸浓度不同氧化性不同以及硝酸的强氧化性。常规实验中，浓硝酸与铜反应非常激烈，危险性高，反应过程不容易控制，且产生的尾气会污染环境。微型化学实验是用微型化实验仪器装置进行实验，其药品用量较少(是一般实验用量的几十分之一)，但是效果更明显、安全、方便和防止污染环境的作用。微型实验运用于中学化学教学中可操作性更强，实验现象更明显，且安全性更高，适合一般的中学化学教学实验演示。

以下是通过微型实验对铜与浓、稀硝酸反应进行一体化的实验设计，希望能达到更好的教学效果。

一、实验目的

利用蒸馏水吸收铜与浓硝酸反应生成二氧化氮后形成的稀硝酸，进行铜与浓、稀硝酸反应实验现象及反应产物的对比，加强学生对不同浓度的硝酸氧化性以及反应产物不同的理解，同时增强学生的环保意识。

二、实验原理

CU+4HNO3(浓)==CU(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3NO2+ H2O ==2 HNO3+ NO↑

3CU+8HNO3(稀)==3CU(NO3) + 2NO↑+ 4H2O

2NO + O2==2NO2

三、实验用品

(1)仪器：操作台1个、U形管1支、小试管1支、注射器2支、橡胶塞2个。

(2)药品：铜片、浓硝酸、蒸馏水、稀氢氧化钠溶液等。

四、实验装置图(略去微型操作台装置部分)

图 实验装置(略去微型操作台装置部分)

五、实验步骤、操作及现象

(1)添加药品与连接装置：在U形管和小试管中各放入一小块铜片。向U形管加水至浸过弯管部分以形成液封，并将小试管放进U形管A端，并将U形管两端用已经组装好的注射器与橡皮塞塞住，如上图连接装置。

(2)开始实验：推动注射器向小试管加入4～5滴浓硝酸，使铜片和浓硝酸发生反应，溶液由无色变为蓝色(硝酸铜的产生)，产生红棕色的NO2气体。用手触摸U形管大管端外壁烫手，可知是反应发热。红棕色的NO2气体渐渐充满U形管的A端，NO2气体不断溶解于管内液封的水中，生成稀硝酸，U形管里的铜片此时会在其表面不断出现小气泡，而U形管B端液柱上的气体仍然保持无色，该现象表明铜与稀硝酸反应生成无色的NO气体。片刻后，推动注射器B使空气进入，很快U形管B端液柱上可以看到无色气体逐渐变为红棕色的气体。由此证明U形管B端液柱上的无色气体NO与进入的空气反应生成红棕色的NO2气体。

(3)结束实验：实验结束后，分别用注射器A、B抽取U形管里面反应产物的气体并注入稀氢氧化钠溶液(防止尾气污染环境)，结束实验。

六、验设计方案的优点

1、反应装置简单、安全，且可操作性较强，实验现象明显，适用于一般的中学教学课堂演示实验以及学生分组实验。

2、利用微型实验，提高了实验的安全性，并且节省药品和时间，实用性较强。

3、实验反应装置一体化，前一个反应的产物是后一个反应的反应物，这样能充分利用资源，并在短时间内完成铜与浓、稀硝酸反应一体化，直观观察到铜与浓、稀硝酸反应的不同现象有利于学生对硝酸浓度不同，则氧化性不同的理解。

[1]衷明华.中学化学实验教学研究[M]广州：暨南大学出版社2010.

[2]蔡奕红，衷明华.铜与浓、稀硝酸反应一体化微型实验设计[J]中学教学参考，2013，(11)：93.