铜与稀硝酸反应演示实验的改进

沈国强

一、实验改进的原因

铜与稀硝酸反应，会产生有毒的NO气体，实验要求尽可能在封闭式容器中进行，以防止环境污染，危害学生的身体健康。其次，NO是一种无色气体，在空气中能被迅速氧化成红棕色的NO₂气体，所以，为了让学生能够清楚地观察到NO₂气体的颜色，实验过程中，要避免NO和空气接触。在人教版的老教材和在苏教版的新教材中，铜与稀硝酸反应的演示实验都没有运用合适的实验装置，都没有达到环保与实验现象明显的要求。虽然很多化学教育工作者都对此实验进行了研究与探索，但是效果并不理想。

二、封闭式实验装置的制作

1、寻找一个容量较小的白色透明的塑料瓶。这类塑料瓶种类很多，如矿泉水瓶、营养快线瓶、冰红茶瓶、冰绿茶瓶等等。据笔者观察，塑料瓶中容量较大的有400mL、500mL、600mL，容量较小的有100mL、200mL。为了节约实验药品的用量以及实验操作的方便，塑料瓶的容量越小越好。

2、制作带有铜丝圈的橡胶塞。根据塑料瓶口径的大小找到一个大小正好相配的橡胶塞，将铜丝绕成螺旋状，一端插入橡胶塞小口径一侧的中部。如图1所示。

3、将塑料瓶和带有铜丝的橡胶塞组合起来，即得封闭式实验装置。

三、实验操作过程及现象

1、在空塑料瓶中加入约1／2体积的稀硝酸。

2、用手握住瓶身，慢慢挤压瓶壁，使稀硝酸液面缓缓上升至瓶口，让液面与瓶口最高点留有少许空间。

3、用制作的带有铜丝的橡胶塞迅速塞紧瓶口，铜丝与稀硝酸即可在封闭式装置内反应。此时可以看到无色溶液逐渐变成绿色。溶液中有气泡产生，产生无色气体，挤瘪的塑料瓶慢慢鼓起，稀硝酸液面也随着下降，最终使稀硝酸与铜丝分离，反应也随之停止进行。

4、将塑料瓶倒置，这样铜丝便可与硝酸继续反应，溶液颜色继续加深，仍然产生气泡和无色气体。塑料瓶体积不断增大。实验操作过程如图2所示。

5、将塑料瓶再次倒置，瓶口向上，微微松开橡胶塞，让极少量的NO溢出，马上塞紧橡胶塞。可以看到有红棕色气体产生。

四、实验改进的优点

1、本实验装置具有简单，易制作，实验步骤简便等优点。实验中以生活中常被废弃的塑料瓶作为主要的实验装置，是一种变废为宝的重要举措，也为实验条件较差的学校普遍开展实验教学提供了参考。

2、实验现象明显。利用塑料瓶的伸缩性，可将装置的空气完全排尽，巧妙避免了NO被氧气氧化，从而能够清楚地看到NO的“庐山真面目”——无色气体。

3、实验注重卫生环保。实验装置是封闭式的，在铜丝与稀硝酸反应中，NO无法外溢，最后对NO转化成N02的实验中，也只有极少量的NO溢出，这样学生就可免遭毒气的伤害，所以本实验在课堂上演示，教学效果特别好。

4、本实验装置不仅可以反复使用，而且有广泛的应用。如钠与水的反应、铜与浓硝酸的反应、氨溶于水的反应等等。

五、实验注意事项

1、用手挤压塑料瓶使稀硝酸液面上升过程中，挤压速度一定要慢。否则液体会从瓶口溢出，出现事故。如果操作不熟练，可以通过先将塑料瓶中加水，来练习本操作。

2、实验结束后，稀硝酸不可久置于塑料瓶中。否则稀硝酸会对塑料瓶产生一定的腐蚀作用，影响实验装置的利用率。

责任编辑：付一静