铜与浓、稀硝酸反应的实验综合设计

徐海龙

铜与浓、稀硝酸反应实验是试管实验，敞口污染环境。苏教版化学教材对这两个实验予以了改进。但我认为仍然存在一些缺陷，据此设计了这套装置能在短时间内做完过铜与浓稀硝酸反应等多个实验，给老师上课赢得了时间。

实验改进 综合设计 课堂高效

一、实验目的

在旧人教版化学教材以及在新课标苏教版《化学》（必须一）教材中，铜与浓、稀硝酸反应实验是中学化学探究硝酸强氧化性的重要实验。旧人教版化学教材采用的是试管实验，敞口污染环境。苏教版化学教材对这两个实验予以了改进。但我认为仍然存在一些缺陷：

1.铜与浓硝酸反应不能排尽空气，使学生误认为铜与浓硝酸反应先产生 NO又被氧化成 NO2。

2.铜與稀硝酸反应不能排尽空气，使学生不能明显观察到的NO产生和NO转化为NO2的过程。

3.浓、稀硝酸分别取药品，没有将浓硝酸转化为稀硝酸重复利用，从而造成不必要的药品浪费。

4.NO和NO2有毒实验中不能将其完全吸收，尤其在拆解洗刷装置时会危害师生的身体健康，不利于开展学生实验。

我在实际教学中对这两个实验进行了改进，设计了一套铜与浓、稀硝酸的综合反应装置，在实验过程中可体现5个基本反应、2个拓展反应。整个装置简单，易于操作，实验效果良好，整个实验只需5分钟左右的时间，它不仅适合教师演示，也适合进行学生分组实验，反应分三个阶段，可使反应随时发生随时停止便于学生观察总结实验现象。

二、实验仪器及试剂

30ml的偏口玻璃注射器1支、配套的导气管、橡皮管、止水夹、带铁夹的铁架台1个、细铜丝、浓硝酸、水、氢氧化钠溶液。

三、实验仪器装置图及仪器的组装说明

注意：按图示连接装置，将针筒夹在铁架台上向上60度倾斜并且偏口向上。

四、实验操作部分

1.铜与浓硝酸反应的实验

（1）打开止水夹，拔下A装置注射器内的活塞，向注射器的玻璃筒内放入少量已绕5圈成螺旋状的细铜丝。铜丝比针筒内径略宽，当推入针筒前端时可被固定，从而可以实现操作时的固液分离。

（2）装上注射器的玻璃活塞，推动活塞排尽玻璃筒内的空气，吸入5ml的浓硝酸，迅速将导气管移入B装置的氢氧化钠溶液中，再推动活塞排尽玻璃筒内的空气。

（3）迅速夹好止水夹，反应开始，注射器活塞移动，至固液分离时反应停止。观察实验现象。

（4）实验现象及其有关反应方程式：

铜丝表面有气泡产生，活塞外移，针筒内气体为红棕色，溶液呈蓝绿色。

Cu + 4HNO3（浓） = Cu（NO3）2 +2NO2↑+ 2H2O

2.NO2 受压强影响的化学平衡实验

（1）迅速抽动注射器的活塞观察实验现象。

（2）实验现象及其有关反应方程式：

气体颜色先变浅后加深，但是比原来气体颜色略浅。

3.铜与稀硝酸反应的实验

（1）打开止水夹，将导管移入水中，抽动注射器内的活塞外移，向注射器的玻璃筒内吸入5到10ml的水，使的NO 2溶解，浓硝酸转化为稀硝酸。

（2）推动活塞排尽玻璃筒内的气体，关闭止水夹。将导管移入氢氧化钠溶液中，观察注射器内实验现象。

（3）待注射器玻璃筒内的无色气体的体积约为2ml时，打止水夹，取出导气管，拉动活塞吸入少量的空气后，关闭止水夹，再迅速将导气管插入氢氧化钠溶液中。观察实验现象。

（4）实验现象及其有关反应方程式

气体颜色变浅，溶液由蓝绿色转化为蓝色溶液，铜丝上有气泡产生，活塞逐渐外移，产生无色气体，但吸入空气后迅速变成红棕色。

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2

4.尾气处理

（1）打开止水夹，抽动注射器的活塞，吸入氢氧化钠溶液反复清洗2～3次，吸入水反复清洗2～3次，可实现装置中无有毒气体。

（2）实验现象及其有关反应方程式：

红棕色气体完全被吸收溶解

2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

NO2 + NO + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O

五、装置改进的意义

首先，这套装置能在短时间内做完过铜与浓稀硝酸反应、二氧化氮与水反应、一氧化氮和氧气反应、NO2受压强影响的化学平衡实验、一氧化氮和二氧化氮气体与氢氧化钠反应，以及硝酸铜和氢氧化钠的反应，给老师上课赢得了时间；其二，实验装置所需仪器少、操作简单，有利于学生课内外开展实验；其三，装置排尽空气，使学生清晰的观察到铜与浓硝酸产生NO2。铜与稀硝酸反应明显看到NO的产生及其NO转化为NO2的过程。其四，将NO和NO2有毒气体完全吸收，不危害师生的身体健康。浓硝酸用量少转化为稀硝酸，从而减少不必要的药品浪费。