铜与浓、稀硝酸反应实验装置微型化改进

吴瑞蓝　詹晓星　郝桂霞

【摘 要】 铜与浓、稀硝酸反应演示实验是人教版高中化学必修1的一个重要演示实验，教材中的实验装置存在着诸多不足，针对这些不足，本文采用具支试管、V形侧泡反应管、注射器等将微型实验反应装置一体化，前一反应的产物为后一反应的反应物，从而避免实验药品的浪费。

【关键词】 铜与浓、稀硝酸反应；微型实验；反应装置一体化

【中图分类号】G64.20 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）22-0-01

铜与浓、稀硝酸反应演示实验是人教版高中化学必修1的一个重要演示实验，学生通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，能加强对浓、稀硝酸的强弱之分的理解。

教材中的实验装置存在着以下不足：

1.铜与浓硝酸的反应十分剧烈，危险性高，反应不易调控，产生的有毒气体NO2易造成环境污染；

2.铜与稀硝酸反应生成的NO气体易被试管中的空气氧化成红棕色的NO2气体，造成学生难以明显地观察到无色的NO气体；

3.铜与浓、稀硝酸的反应实验分开进行，操作麻烦，且费时、费药品。

一、实验设计

1、实验原理

Cu+4HNO3（浓）Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3NO2+5H2O2HNO3+NO↑+4H2O

3Cu+8HNO3（稀）3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NO+O22NO2

2、实验仪器与药品

仪器：微型操作台1个、注射器1个、具支试管2支、V形侧泡反应管一支、橡胶塞、乳胶管

药品：铜丝、铜片、浓硝酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液

3、实验装置图（略去微型操作台装置部分）

二、实验步骤及实验现象

1.组装实验仪器并检查实验仪器的气密性：如图1所示组装实验仪器，在V形侧泡反应管中加入适量的蒸馏水，打开止水夹，拉动注射器，观察V形侧泡反应管中水位的高度变化情况。若装置气密性良好，V形侧泡反应管中的左右液面会随着注射器的拉动而产生高度差。

2.添加药品：在左侧具支试管中加入适量浓硝酸，并在该具支试管的胶塞上钻一小孔，利用小孔插入铜丝；在V形侧泡反应管如图位置中加入少量铜片及适量蒸馏水（水位不易过高）；在另一支具支试管的胶塞上钻一小孔，将注射器插入小孔中（注射器已排尽针筒内空气）

3.开始实验：反应前，将注射器的活塞往上拉，将右侧具支试管中的空气抽走；打开止水夹，将铜丝向下伸入溶液中，铜与浓硝酸发生剧烈反应，溶液由无色变为蓝色并产生大量红棕色气体；随着气体不断溶于V形侧泡反应管中的蒸馏水，V形侧泡反应管中的溶液逐渐由无色变为淡蓝色，且铜表面有气泡产生；反应一段时间后，将铜丝向上拉，反应停止；推动注射器，将空气注入右侧具支试管，观察到右侧具支试管的气体由无色变为红棕色。

4.结束实验：反应完全停止后，将注射器的活塞往上拉，抽走右侧具支试管中的NO2气体，并通入NaOH溶液中，进行尾气处理。

三、改进实验优点

1.反应装置简单、安全，且可操作性较强，实验现象明显，可用于一般的中学化学课堂的实验演示。

2.铜与浓硝酸反应的过程中，将铜丝制成可上下拉动的模式，能很好地控制铜与浓硝酸的反应的开始与停止。

3.利用V形侧泡反应管进行铜与稀硝酸的反应，反应比较慢，即使反应过快时，溶液可溢到V形侧泡反应管的侧泡上，从而提高了实验的安全性。

4.实验反应装置一体化，能避免药品的浪费，并在短时间内完成铜与浓稀硝酸反应一体化，直观观察到铜与浓、稀硝酸反应的不同现象，有利于学生理解浓稀硝酸的氧化性强弱不同。

四、实验注意事项

1.浓硝酸具有强腐蚀性，在取浓硝酸过程中须谨慎小心；

2.铜与浓硝酸反应剧烈，浓硝酸的量不易过多，以免产生的气体从管内冲出伤人和污染环境；

3.实验完毕后，要将装置内的液体和气体一起注入氢氧化钠溶液中，以免污染环境。

总之，改进后的装置简单易行，有利于反应的反应的进行、实验现象的观察，防止环境污染，便于课堂上的演示。

参考文献：

[1]衷明华《中学化学实验教学研究》