铜与浓、稀硝酸一体化微型绿色化设计

蔡婷婷

摘 要：结合单球干燥管的构造特点，巧妙使用，对铜与浓、稀硝酸反应的实验设计进行突破性的改进。将铜与浓、稀硝酸的实验实现一体化，改进后的实验达到用量少、操作简便、现象明显、探究性强、有效调控、绿色环保的目的。

关键词：干燥管;一体化;探究性强;绿色环保

一、问题的提出

化学实验是中学化学教学中最常用的教学手段，这对学生理解和掌握化学知识非常有帮助。氮及其化合物的性质在非金属元素化合物中占有重要地位，高中化学中铜分别与浓、稀硝酸的反应来检验它们的氧化性。现行人教版必修一课本上已取消了老版教材原有在敞口试管中进行的演示实验，在实际教学中，很多时候都放弃了现场演示或学生分组实验，使学生对这方面知识缺乏直观的感性认识。因此，本文经过多次实验与探究，对该实验设计进行了改进。

二、实验设计的目的

1.改进铜与浓、稀硝酸反应的实验装置。

2.检验稀硝酸、浓硝酸的氧化性，NO与NO2的相互转化等一体化反应。

六、改进后的实验操作及现象分析

1.先在A处、B处胶头滴管分别盛装满H2O2、蒸馏水，③装置烧杯中加入适量稀NaOH溶液，然后按照图中连接装置，检查装置的气密性。

2.先在B处干燥管单球内加少量MnO2固体粉末，塞上带胶头滴管的单孔橡胶塞，夹上止水夹，然后在C处干燥管单球内加约0.5mL浓硝酸，用镊子将铜片放置在靠近C处干燥管单球的位置（注意：不与浓硝酸接触为宜），用带胶头滴管及直角导管的双孔橡胶塞的胶头滴管尖嘴部分把铜片推进干燥管单球C处，并立即塞紧橡胶塞。C处干燥管内：铜片与浓硝酸接触，立即发生剧烈的反应，产生红棕色气体，气体充满整个干燥管，溶液颜色为蓝绿色。

3.挤压D处，逐滴加入蒸馏水，让NO2和水反应，可观察到干燥管内气体颜色逐渐变浅至无色，③装置中干燥管内液面上升，明显的倒吸现象说明NO2和水的反应是一个气体体积减小的反应，②③装置内气体压强减小并且生成的NO难溶于水。同时，加入水后使浓硝酸变成稀硝酸，可观察到C处铜与稀硝酸缓慢反应产生无色气体，溶液颜色为蓝色，③装置中干燥管内液面高度变化不大，这恰好使②③装置干燥管形成了类似气体的储存装置，收集较多的NO气体，可为下一步实验做准备，也可在无氧环境中能较长时间观察到NO的真实面貌，它是一种无色的气体，也不直接与NaOH发生反应。

4.打开止水夹，挤压A处，H2O2在MnO2催化作用下快速反应产生O2，可观察到②③装置干燥管内无色气体变为红棕色，夹上止水夹又可观察到装置中干燥管内液面上升，②③装置干燥管内气体颜色又接近于无色，可重复操作2～3次，观察到NO和O2反应产生红棕色气体NO2，NO2被NaOH溶液吸收过程的现象。

5.繼续挤压A处，把双氧水全加进B处，观察到C和E处气体颜色都为无色，则说明NO基本反应完全，夹上止水夹，拆下②装置的干燥管，迅速将③装置烧杯内的氢氧化钠溶液倒入③装置中的干燥管内，打开止水夹，进行最后的尾气处理，实现废液利用。

七、实验注意事项

（1）整个装置必须气密性良好。（2）浓硝酸用量不宜过多。（3）双氧水浓度不适宜太大。（4）尾气吸收液应为稀NaOH溶液，不宜用浓溶液。若用浓NaOH溶液在步骤3中NO2和水反应生成的NO较少，将不利于在上述步骤4中观察NO转化为NO2的过程。（5）上述步骤5尾气处理，可以根据实验情况加适量的浓NaOH溶液。

参考文献：

[1]蒋新芳.例谈“简异”化学实验创设的教学价值[J].化学教育，2013（9）.

[2]潘祥泰.NO的制备和性质实验的改进与创新[J].化学教学，2014（2）.