铜与稀硝酸反应的实验创新

唐光华

【摘要】人教版高中化学必修1第四章第四节是氨、硫酸和硝酸的内容，其中关于硝酸的性质中涉及到铜与稀硝酸的反应，该反应生成了无色气体一氧化氮。新课改之前的旧教材中有该反应的演示实验，但在新教材中却没有这个实验，原因应该是该实验很难做成功，失败人教版普通高中教材化学的原因是装置中的空气很難被排除干净，一氧化氮气体遇到氧气就变成红棕色的二氧化氮气体。

【关键词】高中化学 硝酸 演示实验

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）12-0209-02

笔者经过反复思考和实验，探索了几个该实验的创新做法，比较成功的有两个，现分别介绍如下：

方法一、

1.试剂 ：大试管、胶塞（带孔）、直角玻璃管、三通管、注射器、小烧杯、乳胶管、铁架台（带铁夹）、止水夹、酒精灯、火柴、固体碳酸钙（砸成小颗粒）、稀硝酸、粗铜丝（一端绕城螺旋状）、氢氧化钠溶液。

2.实验仪器装置图及仪器的组装说明

实验操作

依照装置图组装好实验装置，并检查气密性。将注射器活塞推到底，打开止水夹1和止水夹2。向大试管中加入少许碎固体碳酸钙，并加入过量稀硝酸（液面应处于铜丝以下），塞好胶塞，此时试管中产生CO2气体，不断缓缓拉推注射器活塞（目的是使靠近注射器一端的乳胶管中的空气排除），气体会将试管中的空气排出，多余的CO2气体被NaOH溶液吸收。待碳酸钙反应完毕，关闭止水夹2，将铜丝向下伸入稀硝酸中，Cu与稀硝酸反应开始，生成的无色NO气体进入氢氧化钠溶液并被吸收。让反应进行一会（目的是使装置中的CO2气体被排出）后打开止水夹2，关闭止水夹1，此时生成的NO气体推动注射器活塞移动，气体进入注射器（亦可缓缓抽动活塞，使NO气体进入注射器）。当注射器中收集三分之一的气体时，将铜丝向上拉，使其与硝酸分离，反应停止。关闭止水夹2，将注射器与乳胶管分离，使注射器口朝上，观察其中的气体为无色，轻轻抽动活塞，使空气进入注射器，无色气体慢慢变成红棕色。最后将注射器中的气体压入氢氧化钠溶液中。

注：实验成败的关键在于良好的气密性。

3.装置改进的意义

Cu与稀硝的反应是高中化学中一个重要反应，然而要用实验来演示这个反应却非常不易，原因是产物NO很容易被氧化为NO2。由于这个实验难做，所以新版的人教版教材已经不做这个实验。

这套实验装置很好的解决了这个难题，它具有以下优点：

⑴由于巧妙的将装置中的空气排除掉了，因此避免了NO被氧化，从而能使观察者很清楚的看到NO是无色的。

⑵利用注射器收集到NO，还能呈现NO遇O2变成NO2的过程，更加证明生成的气体是NO。

⑶实验过程中几乎不向空气中排放有毒气体，非常环保。

⑷实验所用仪器很常见，可以就地取材，而且装置也很简单。对注射器的使用也体现了废物回收利用的理念。

方法二、

1.实验仪器及试剂：U形管、橡胶塞、注射器（带长针头）、铜丝（绕成螺旋状）、铁架台（带铁夹）、稀硝酸。

2.实验装置图：

3.实验操作 ：⑴在U形管中装入一定量的稀硝酸溶液，使液面距管口有3-4厘米距离，将U形管竖直固定在铁架台上；

⑵将螺旋状铜丝扎入橡胶塞较细一端，把注射器针头从橡胶塞较粗一端扎入，使针头刚好穿透橡胶塞，将注射器活塞推到底，将橡胶塞盖紧U形管一端，此时橡胶塞与稀硝酸液面之间是空气；

⑶拉动注射器活塞，使橡胶塞一端液面上升并与与橡胶塞接触，另一端液面下降，此时橡胶塞与液面碱空气被排除干净，拔掉注射器。

⑷反应开始，可看到橡胶塞与液面之间逐渐产生无色气体，待气体产生一定量时，将注射器扎透橡胶塞，拉动活塞，抽取半管该气体，将注射器拔出，继续拉动活塞，使空气进入注射器，可看到气体颜色变深，逐渐变为红棕色。

⑸将注射器及u型管用氢氧化钠溶液处理，以免污染环境。

经过实验，证明这套装置可以清楚证明Cu与稀硝酸反应生成的是无色气体—NO，而不是红棕色气体—NO2，更方便的是，实验者可以将无色气体收集到注射器中，再吸入空气使其变成红棕色气体。

实验装置优点：

⑴该装置使用仪器少，操作简单，非常易于成功，可谓是傻瓜实验法。

⑵ 利用注射器收集到NO，还能呈现NO遇O2变成NO2的过程，更加证明生成的气体是NO。

⑶实验过程安全、环保、几乎无污染。