湖南省中小学生实验能力评价体系构建与应用研究

贺益蓉 王人群

摘 要：铜和浓硝酸的反应，采用实验的教学方法更能激发学生的学习兴趣，并培养学生严谨的科学态度。下面是对该实验装置的创新和改进。方案一装置简单但尾气处理欠佳；方案二是在密闭体系中完成铜和浓硝酸的反应后又能顺利完成二氧化氮和一氧化氮之间的相互转化及尾气处理，可用于学生分组实验。

关键词：实验装置；实验创新；实验能力

现行高中化学（人教版）必修1第四章第四节中，关于铜和浓硝酸反应的教学如果没有实验的支撑，教学效果会大打折扣。但教材只给出化学方程式，既没有演示实验，也没有对二氧化氮和一氧化氮性质的验证实验。

在旧人教版化学第二册有一个装置，如下图：

该装置的不足之处一是不便控制铜和浓硝酸反应的量，容易导致产生的二氧化氮过多；二是氮的氧化物很难完全被氢氧化钠溶液吸收。因此，该实验的演示可以会造成环境污染并影响师生的身体健康。基于此，笔者对该实验装置进行了改进和创新。

方案一

1.实验用品

药品：铜片、浓硝酸、质量分数为10%的氢氧化钠溶液。

仪器：150mm培养皿（1个）、100mm培养皿（1个）。

2.实验装置图

3.实验步骤

先将铜片置于150mL培养皿的中央，盖上100mm培养皿，然后向150mm培养皿内滴加1mL浓硝酸进行观察。反应结束后，向150mm培养皿中滴入适量的10%的氢氧化钠溶液至气体变为无色。

4.改进后的优缺点

优点：本装置能明显观察到实验现象，而且提供了一个相对封闭的实验环境，有毒有害气体得到较好的控制。

缺点：要彻底消除氮氧化物所需的时间较长，同时不能完成二氧化氮和一氧化氮之间的相互转化实验。

方案二

1.实验用品

药品：下端连有铜片的铜丝、浓硝酸、质量分数为10%的氢氧化钠溶液、蒸馏水。

仪器：350mL矿泉水瓶（1个）、双孔橡胶塞（1个）、注射器（3支）（含针头，洗净）、输液器排气葫芦上的乳胶帽（2个）、0.5mm签字笔笔芯2段（每段约5cm）、烧杯（3个）等。

2.实验装置图

3.实验步骤

（1）按上图连接好装置，检查装置的气密性。

（2）把铜片置于双孔塞处，把矿泉水瓶挤扁排出大部分空气。

（3）用20mL注射器取约3mL浓硝酸，注入矿泉水瓶中，然后塞上双孔橡胶塞，把铜片置于浓硝酸中，待瓶中充满大量红棕色的二氧化氮气体时，向上抽动铜丝使铜片与浓硝酸分离。

（4）操作一：用一支干净、干燥的注射器（内无空气）慢慢抽吸约15mL二氧化氮，然后把针头置于烧杯中的蒸馏水里，轻轻晃动注射器，观察气体颜色和体积的变化。当气体变为无色时，将注射器中的水排尽，抽吸空气，观察现象。

操作二：用另一支20 mL的注射器吸取适量的蒸馏水注入矿泉水瓶中，輕轻振荡矿泉水瓶，观察现象。之后，用该注射器抽取空气注入矿泉水瓶中，观察现象。

（5）向矿泉水瓶中注入氢氧化钠溶液或者空气和水（为了防止氮氧化物污染环境）。

（6）清洗相关仪器。

4.改进优点

（1）本装置提供一个封闭的实验环境，使有毒有害气体得到控制，把污染降低到最小。

（2）装置简单，操作简便，现象明显，实验效率高。

（3）该装置能激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神，树立学生的环保意识。

参考文献：

洪飞，孙昕怡，孙哓东.实验设计能力的培养研究[J].上海教育科研，2005（8）.