铜与硝酸反应实验的微型化改进

周兆勇

一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点

实验1教材实验装置如图1所示，在具支试管的底部放铜片，借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸，收集气体采用的是排水集气法，引导学生对实验现象进行观察。

实验2仍用图1所示的装置，借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3，继续采用排水集气法收集气体，引导学生对实验现象进行观察。

图1实验优点：借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应，节约了药品，同时也便于操作，实验教学时间缩短。

不足之处：

(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。

(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体，只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢，造成对教室环境的污染。

(3)从实验装置来看，铜片浸于浓硝酸中，所以反应快慢无法控制，产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。

（4）借助于图1的实验装置，最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO，这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢？学生会认为存在着2种可能性：其一，先前Cu与浓HNO3反应后，在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO；其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO，而直接解释为后种结论说服力不强。

二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计

1.实验装置

装置如图2所示。

图22．实验内容

将2片铜片分别置于U形管和具支试管内，向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封，接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。

实验1将4～5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象：

（1）溶液由无色变为蓝绿色，说明生成了硝酸铜；

（2）还可以看到红棕色气体，生成NO2；

（3）用手去摸试管的底部，有烫手的感觉，说明是放热反应。

实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端，NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸，可以观察的实验现象：U形管里铜片与水原来不反应，此时在其表面不断有小气泡生成，U形管小端的气体仍然无色，说明了铜与稀硝酸作用（NO2气体与水的反应产物）生成了无色的气体NO。

实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯，借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气，可以观察到的实验现象：多用滴管内很快出现了红棕色的气体，说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体，进一步证实无色气体为NO。

设计实验时如果缺乏科学的态度和方法，稍有疏忽就会出现科学性错误，这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详，以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单，用试剂少，时间短，效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废，提高实验的安全程度。当然，微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小，我们在实验设计时，要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求，在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。

(收稿日期：2014-01-20)

一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点

实验1教材实验装置如图1所示，在具支试管的底部放铜片，借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸，收集气体采用的是排水集气法，引导学生对实验现象进行观察。

实验2仍用图1所示的装置，借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3，继续采用排水集气法收集气体，引导学生对实验现象进行观察。

图1实验优点：借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应，节约了药品，同时也便于操作，实验教学时间缩短。

不足之处：

(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。

(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体，只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢，造成对教室环境的污染。

(3)从实验装置来看，铜片浸于浓硝酸中，所以反应快慢无法控制，产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。

（4）借助于图1的实验装置，最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO，这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢？学生会认为存在着2种可能性：其一，先前Cu与浓HNO3反应后，在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO；其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO，而直接解释为后种结论说服力不强。

二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计

1.实验装置

装置如图2所示。

图22．实验内容

将2片铜片分别置于U形管和具支试管内，向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封，接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。

实验1将4～5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象：

（1）溶液由无色变为蓝绿色，说明生成了硝酸铜；

（2）还可以看到红棕色气体，生成NO2；

（3）用手去摸试管的底部，有烫手的感觉，说明是放热反应。

实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端，NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸，可以观察的实验现象：U形管里铜片与水原来不反应，此时在其表面不断有小气泡生成，U形管小端的气体仍然无色，说明了铜与稀硝酸作用（NO2气体与水的反应产物）生成了无色的气体NO。

实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯，借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气，可以观察到的实验现象：多用滴管内很快出现了红棕色的气体，说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体，进一步证实无色气体为NO。

设计实验时如果缺乏科学的态度和方法，稍有疏忽就会出现科学性错误，这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详，以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单，用试剂少，时间短，效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废，提高实验的安全程度。当然，微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小，我们在实验设计时，要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求，在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。

(收稿日期：2014-01-20)

一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点

实验1教材实验装置如图1所示，在具支试管的底部放铜片，借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸，收集气体采用的是排水集气法，引导学生对实验现象进行观察。

实验2仍用图1所示的装置，借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3，继续采用排水集气法收集气体，引导学生对实验现象进行观察。

图1实验优点：借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应，节约了药品，同时也便于操作，实验教学时间缩短。

不足之处：

(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。

(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体，只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢，造成对教室环境的污染。

(3)从实验装置来看，铜片浸于浓硝酸中，所以反应快慢无法控制，产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。

（4）借助于图1的实验装置，最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO，这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢？学生会认为存在着2种可能性：其一，先前Cu与浓HNO3反应后，在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO；其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO，而直接解释为后种结论说服力不强。

二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计

1.实验装置

装置如图2所示。

图22．实验内容

将2片铜片分别置于U形管和具支试管内，向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封，接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。

实验1将4～5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象：

（1）溶液由无色变为蓝绿色，说明生成了硝酸铜；

（2）还可以看到红棕色气体，生成NO2；

（3）用手去摸试管的底部，有烫手的感觉，说明是放热反应。

实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端，NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸，可以观察的实验现象：U形管里铜片与水原来不反应，此时在其表面不断有小气泡生成，U形管小端的气体仍然无色，说明了铜与稀硝酸作用（NO2气体与水的反应产物）生成了无色的气体NO。

实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯，借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气，可以观察到的实验现象：多用滴管内很快出现了红棕色的气体，说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体，进一步证实无色气体为NO。

设计实验时如果缺乏科学的态度和方法，稍有疏忽就会出现科学性错误，这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详，以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单，用试剂少，时间短，效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废，提高实验的安全程度。当然，微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小，我们在实验设计时，要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求，在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。

(收稿日期：2014-01-20)