关于铜与浓、稀硝酸反应的实验综合设计

陈岳全

[摘要]铜与浓、稀硝酸的反应是中学阶段比较重要的知识点，因此有必要对铜与浓硝酸、稀硝酸的实验进行综合设计，以解决该教学难点。

[关键词]铜与浓、稀硝酸反应 实验综合设计

[中图分类号]G633.8 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2016）08-0103

在人教版化学教科书中，第四章《非金属及其化合物》第三节《硫酸、硝酸、氨》的内容安排上取消了铜与浓硝酸、稀硝酸的實验。学生仅仅从抽象的知识学习铜与浓硝酸、稀硝酸的反应是很难对其进行理解和掌握的，而此知识点又是中学阶段比较重要的知识点。如果能够设计成演示实验或者学生自主探究实验，采用实验的方法进行教学，更易于学生掌握该知识点。

一、设计目的

铜与浓硝酸、稀硝酸的实验一直是中学化学演示实验和学生自主探究实验中比较难做的实验之一，主要原因有：

1.实验产生的有毒有害气体（NO₂、NO）污染空气，不利于环保。

2.铜和稀HNO₃反应生成的无色气体NO迅速被装置中的空气氧化生成红棕色的NO₂，不易于观察。

3.实验过程中不易控制化学反应速率。

针对以上实际教学中存在的问题，我结合教学实际对铜与浓硝酸、稀硝酸的实验进行了综合设计，以解决教学中存在的实际困难。实验包含：

1.铜与浓硝酸的反应。

2.铜与稀硝酸的反应。

3.一氧化氮的还原性验证实验。

4.氮的氧化物的尾气处理。

二、实验用品

1.仪器：橡胶塞2个、注射器1个（20 mL）、U型管1只、小试管1只、气球1个、玻璃管1根。

2.试剂：浓HNO₃（65%）、稀HNO₃（浓HNO₃与水的配比约为1：2）、氢氧化钠溶液（20%）、细铜丝圈一个、粗铜丝一根。

三、实验装置

四、实验步骤及实验现象

1.如图组装实验仪器，检查装置气密性。

2.在小试管中加入约1 mL浓HN03，在U型管中加入约15 mL 20%NaOH溶液，把小试管轻轻放人U型管的右边，将U型管固定在铁架台上。然后将带有粗铜丝和玻璃管（带气球）的橡胶塞塞在U型管右侧端口（注：铜丝不与浓HNO₃接触，玻璃管伸入U型管内不超2 cm）。

3.取下医用注射器活塞，加入一个细铜丝圈，将活塞下推压紧铜丝圈，充分排气，吸入约5 mL稀HNO₃，迅速插入U型管左侧端口的橡胶塞（注：针头未穿出橡胶塞）。铜丝与稀HNO₃开始反应，铜丝表面有气泡产生，溶液逐渐变成蓝色，活塞慢慢上移，待收集大约20mL无色气体时，将注射器下移使针头穿出橡胶塞，将注射器内气体慢慢推入U型管，U型管内无色气体变成红棕色，溶液中产生蓝色沉淀。

4.把粗铜丝向下移动接触到浓HNO₃，铜与浓HNO₃剧烈反应，有大量红棕色气体产生，溶液变成蓝绿色。将粗铜丝移开，终止反应。

5.取下U型管，轻轻振荡，使有害气体完全吸收，蓝色沉淀溶解，溶液变澄清。

五、实验的优点

1.实验所需器材易得，装置简单，操作简便。

2.反应可控性强，安全性高。

3.该套装置能够将铜与浓硝酸、稀硝酸的反应进行对比，现象明显，效果非常好。

4.整个实验都是在密封体系中进行，无泄漏，尾气吸收彻底，充分体现了绿色化学实验的理念。

5.该套装置综合性强，既能完成铜与浓硝酸的实验，又能完成铜与稀硝酸的实验，并形成对比实验，还能完成一氧化氮的还原性验证实验，以及氮的氧化物尾气吸收实验。可以说是一套简单但功能强大的实验装置，破解了铜与浓硝酸、稀硝酸反应在实验教学中的难题。

（责任编辑 罗艳）