Cu和浓、稀HNO3的反应

许红梅

1实验地位分析

《Cu和浓稀HNO3的反应》是人教版高中化学必修一第4章第4节中的实验，在无机化学实验中有重要的地位。本实验内容在教材中是在学习氮和硫的化合物的基础上，进一步介绍硝酸的强氧化性。

新课标对本实验的要求是：掌握硝酸的浓度不同氧化性不同，实验中的有毒尾气要进行处理。

在教学中渗透STSE教育，引导学生不论是科技发展还是生产生活都要保护环境，我们生活在地球上，地球的环境要靠我们每个人去保护。

2学生情况分析

学生是学习的主体，学习是建立在学生的能力和发展水平之上的。

学生已有知识：已具备氧化还原反应，离子反应的相关知识，学习了氮氧化物的性质及转化关系。

学生认知特点：具备了尾气处理的一般知识，能通过小组讨论交流得出答案。但实验设计的能力有欠缺。

3教材情况分析

我们不仅要教学生学教材，还要反过来用教材教学生。

（1）从实验入手：化学是一门以实验为基础的学科。

（2）发现疑问：实验过程中药品用量，加入顺序，实验现象海陆空，会发现很多意想不到的现象和问题。

（3）寻找解决问题的方法：运用化学知识，设计实验，用实验证明最有说服力。

4实验教学目标

41知识与技能

（1）掌握硝酸的强氧化性。

（2）理解硝酸浓度越大氧化性越强。

42过程与方法

（1）运用实验的分析评价，自主设计，激发思维的主动性，提高创新意识和实验设计的能力。

（2）实验中运用观察比较的方法获取信息，并运用归纳、概括的方法提取信息。

43情感态度与价值观

（1）在自主合作的学习过程中，体会学习的乐趣，感受化学学科的魅力。

（2）通过实验的绿色化设计增强环保意识，体会STSE理念。

（3）通过铜和浓、稀硝酸反应的对比分析，对学生进行辩证唯物主义教育。

5实验教学过程

笔者把教学过程设计成3个环节，3个环节中贯穿着2条线索：实验线索、知识线索。

51具体步骤

环节一：引入课本实验进行对比分析——硝酸的强氧化性。

铜与浓、稀硝酸都能反应，证明硝酸具有强氧化性。引出实验尾气需要处理的注意事项。

环节二：创新实验——硝酸的强氧化性比较。

学生经讨论得出实验需要满足的目标。

创新实验目标：

①控制反应进行；

②气体产物验证；

③尾气吸收；

④一体化设计。

引导学生自行设计硝酸的强氧化性比较实验，归纳总结，4个目标中①、③考虑最多，②、④考虑得较少，说明高一学生求知欲强但能力有所欠缺。

为了进一步引导学生创新实验，展示教师的创新实验装置，如图1所示。

5.2实验操作步骤

（1）关闭K1、打开K2，K3。用注射器向A中加饱和碳酸氢钠溶液，产生的二氧化碳气体将整套装置中的空气排尽。

（2）打开K1，关闭K2。将B中铜丝插入浓硝酸，观察铜和浓硝酸的反应现象。产出的二氧化氮气体通入C中的蒸馏水，液体无色，说明二氧化氮溶于水不是简单的溶解。生成无色溶液和无色气体。将铜丝上提关闭K3，用注射器向C中推空气，试管中立即出现红棕色，说明二氧化氮与水反应生成硝酸及一氧化氮。

（3）关闭K1，打开K2。继续用注射器向A中加饱和碳酸氢钠溶液，反应产生的二氧化碳气体将B、C中的有色气体驱赶至无色，同时观察B中溶液颜色的变化。溶液由绿色逐渐变蓝色，说明铜和浓硝酸反应后的绿色溶液是溶解了二氧化氮的原因。

（4）打开K1，关闭K2、K3。将C中铜丝插入稀硝酸，观察铜与稀硝酸反应的现象。反应一段时间，将铜丝上提，用注射器向C中推空气，立即出现红棕色，证明铜和稀硝酸反应生成一氧化氮气体。

（5）继续向C中推空气至C中的红棕色消失，说明有毒尾气已全部被吸收。

5.3创新实验的优点

（1）实验装置一体化，前一个反应的生成物是后一个反应的反应物，充分利用资源。

（2）观察Cu和浓、稀HNO3的反应，对比性强，帮助学生理解HNO3浓度不同氧化性不同，量变引起质变，对学生进行辩证法的教育。

（3）实现NO2和NO相互转换，加深对NO2和NO的物理性质和化学性质的理解。NO2气体为红棕色，易溶于水，与水反应生成NO。NO气体为无色，难溶于水，易与O2反应化合生成NO2。

（4）实验时首先排尽装置中的空气，在无氧的环境中进行，能很好地观察NO的颜色，学习检验NO的方法，培养学生严谨的科学思维。

（5）实验中产生的有毒气体用NaOH溶液吸收，防止污染环境，不会对实验人员和观察者造成伤害，培养了学生的环保意识。

（6）直观地解释Cu和浓、稀HNO3反应的溶液颜色的差异。二氧化碳把绿色溶液变为蓝色溶液的实质是把溶解在其中的NO2气体驱赶了出来。

环节三：学生自行设计实验——巩固基础，发散思维。

探究活动：为什么Cu和浓HNO3的反应生成的溶液呈绿色？是溶解了NO2气体的原因吗？有没有可能是铜离子浓度变化的影响？

要求学生设计实验方案，

准备实验器材，通过实验操作，得出实验结论。

6实验评价反思

（1）通过实验，充分调动学生的积极性，使他们变被动学习为主动学习。

（2）在实验设计的过程中巩固基础，提高能力，渗透着绿色化学的实验观。

（3）实验过程中产生的尾气有少量NO气体进入空气，尝试用排氢氧化钠溶液的方法收集一氧化氮气体，但实验缺乏可行性，需继续探索寻找更加完善的实验设计方案。