铜与浓硝酸反应实验装置的改进

◎福建省南安第一中学 戴南阳

铜与浓硝酸反应实验装置的改进

◎福建省南安第一中学 戴南阳

高中化学教材中设计的某些实验存在难以操作或不利于环境保护或现象不够明显等问题。针对以上问题，对苏教版高中化学必修1专题4第二单元“铜与浓硝酸反应”实验进行改进。

铜；浓硝酸；装置；改进

化学是一门以实验为基础的学科,化学实验对学生掌握学科知识、激发学生创新意识和培养学生创新能力、实践能力等方面起着极为重要的作用。但教材中设计的某些实验也存在难以操作或不利于环境保护或现象不够明显等问题。教师在日常教学中对教材中的一些实验进行改进，不仅能够帮助学生更好地理解和掌握相关知识，同时也会对学生的创新思维起到示范引导作用。本文介绍日常教学中对苏教版高中化学必修1专题4第二单元“铜与浓硝酸反应”实验的改进，希望得到同行们的指正。

一、问题提出

苏教版高中化学必修1专题4第二单元“铜与浓硝酸反应”是体现浓硝酸氧化性的一个重要的演示实验,但该实验设置（如图1）存在以下不足：

图1铜片与浓硝酸的反应装置

①此实验产生的有毒气体NO2会逸散到空气中，造成环境污染。

②反应开始后，铜片与浓硝酸完全接触，反应不好控制。

③不能同时检验浓硝酸、稀硝酸分别和铜反应的性质及氮的氧化物的部分性质。

笔者经过多年的教学实践及在教学过程中的摸索、验证与应用,对该实验进行改进，设计了能同时检验铜和浓、稀硝酸反应以及检验反应生成的一氧化氮、二氧化氮的部分性质的实验。

二、实验设置

1.反应原理

2.实验装置图

图2改进后的实验装置

3.装置组成及作用

试管B用于NO2的产生，试管C用于NO2和水反应的实验和NO性质的检验，试管A用于制取CO2，CO2用于实验前赶净反应体系的空气及实验过程中清除氮的氧化物，注射器用于往试管C中注入空气检验NO和O2反应的性质，长颈漏斗1用于往试管A加稀盐酸，长颈漏斗2用于往试管C加水，贮气袋是气球或球胆，用于贮存氮的氧化物。

三、实验操作

（1）按图2连接好仪器，先不系尾气贮存袋。

（2）检查装置的气密性。

（3）先向试管B中加入适量浓硝酸，打开K1、K2，通过长颈漏斗1往A中加入稀盐酸，使A中反应产生CO2气体，以排尽装置中的空气,然后关闭K1、K2，系上尾气贮存袋。

（4）铜与浓硝酸、稀硝酸反应。

①通过长颈漏斗2向试管C中注入水至淹没由B导入的导气管的末端但不接触铜丝，连接好装置。

②将试管B中的铜丝插入溶液中，进行反应，观察实验现象。试管B中产生大量的红棕色气体，溶液为绿色。

③用注射器往试管C中注入空气，观察实验现象。试管C气体变为黄色。

④把试管B中铜丝往上提离液面，继续往试管A中加盐酸，打开K1、K2，使CO2把氮的氧化物及空气赶到贮气袋后，关闭K1、K2，继续通过长颈漏斗2向试管C中注入水至淹没铜丝，观察C中反应现象。溶液为蓝绿色，长颈漏斗2中的液面上升。再次用注射器往试管C中注入空气，观察实验现象。试管C气体变为黄色。

（5）实验后，通过长颈漏斗2往试管C中加入适量的浓NaOH溶液用于和尾气反应。

四、装置的优点及创新点

（1）该实验将铜与浓、稀硝酸的反应，NO、NO2的相互转化实验有机地整合在一起，并且NO、NO2的转化实验可以多次循环。

（2）使学生们观察到了铜与浓、稀硝酸的反应产生不同的气体；观察到了NO是一种无色气体；NO2是一种红棕色气体；观察到了NO和NO2相互转化的反应现象。

（3）通过观察NO气体将液体排入长颈漏斗里，表明NO在水中的溶解度较小，验证了NO难溶于水的性质。

（4）实验中没有向空气中排放有毒气体，避免了空气受到污染。

（责任编辑：张贤金）