铜与浓稀硝酸反应的微型化实验设计

铜与浓稀硝酸反应的微型化实验设计

黄雪洁林文俊衷明华

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

摘要：铜与浓稀硝酸的反应以及一氧化氮、二氧化氮的性质实验室中学化学重要实验，在中学化学中，硝酸、一氧化氮、二氧化氮的性质是通过几个独立的实验分别研究的，在实验过程中，会多次对环境造成污染，也会对实验人员观察者造成伤害，同时也无法演示NO转化为NO2的过程。分开做实验也容易造成药品浪费。

关键词：铜浓、稀硝酸一氧化氮二氧化氮

“铜与浓稀硝酸反应”是人教版高中化学必修一第四章第四节的内容。在常规实验中，铜与浓稀硝酸反应实验是分开进行，因此做不到比较浓、稀硝酸氧化性，达不到实验教学目的。在反应过程中，由于空气的干扰，很难观察到NO2颜色的变化，并且反应装置气密性较差，容易造成NO2气体泄漏，污染环境。

微型化学实验具有以上优点：可简化实验装置，节约费用，仪器成本低，试剂用量少，能源消耗少；节省空间，缩短试验时间；减少污染，提高安全系数，有利于环境保护。能满足大多数学校开展中学化学实验的要求。本实验装置采用微型仪器，利用此微型仪器演示铜与浓稀硝酸的反应，反应现象既简单明了又方便对比，克服了常规实验的不当之处。

因此，针对常规实验存在的问题，本实验利用以上微型实验的优点，设计了以下实验方案。

一、实验原理

其反应原理如下：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3NO2+H2O=2HNO3+NO↑

2NO+O2=2NO2

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2O

二、实验仪器与药品

实验仪器：微型操作台一套、微型气体发生器、侧泡具支试管(两支)，小烧杯，导管、橡胶塞、止水夹。

实验药品：铜片、浓硝酸、蒸馏水。

三、实验装置图(省去微型实验装置台及铁夹子)

图　实验装置

四、实验步骤及说明

1、安装实验仪器并且检查装置气密性：用微型操作台固定好仪器后，从左到右组装好仪器并检查装置气密性。用手捂住微型气体发生器，能看到两支侧泡具支试管以及小烧杯导管口处有气泡冒出，则说明装置气密性良好。

2、添加药品：从右至左依次加入水、铜片与水、水、浓硝酸。

3、开始实验：加入浓硝酸后，迅速盖紧橡皮塞，反应开始。浓硝酸与铜接触后，有红棕色气体(NO2)产生，溶液由无色变为蓝色(Cu(NO3)2溶液)。打开止水夹，NO2气体通入第一支侧泡具支试管中与水反应，气体颜色由红棕色变为无色(NO)，NO在试管上端与O2反应又生成NO2，通入第二支侧泡具支试管中，NO2先与水反应生成稀硝酸，稀硝酸再与铜反应。烧杯中导管口有少量气泡产生，说明反应有尾气残留。

五、改进实验的优点

1、利用微型实验可以在很大程度上提高实验的安全性和环保性，节约药品和时间，减少不必要的、药品浪费。同时，本实验装置利用启普发生装置原理，控制反应速度，且操作简单，有利于学生在课堂外开展实验；

2、实验前一个产物是后一个反应的反应物，这样能充分利用资源；在与水和铜片反应前先将气体通入水中，有利于学生对气体颜色变化的观察，从而避免了铜与稀硝酸反应生成的无色NO气体被侧泡具支试管中的空气氧化成红棕色NO2气体，而无法证明反应产生的气体是NO；在短时间内完成各项反应，使得铜与浓、稀硝酸反应一体化，同时能将铜与浓、稀硝酸反应的现象直观地展现出来，更有利于学生去理解硝酸浓度不同则氧化性不同。

参考文献

[1]普通高中课程标准实验教科书化学必修1(人民教育出版社).