濃、稀硝酸與銅反應(yīng)一體化微型實(shí)驗(yàn)再改進(jìn)

2010級(jí)本科生：陳靜瓊 倪嘵添

指導(dǎo)教師：衷明華 文劍輝

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是近十年來(lái)在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展的化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法，是“綠色化學(xué)”的重要組成部分，已成為二十一世紀(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要趨勢(shì)。它的特點(diǎn)是在微小型的儀器中，用盡可能少的試劑（一般為常規(guī)的十分之一甚至千分之一）來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，是在微型化的條件下對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與再表現(xiàn)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染程度低、操作簡(jiǎn)易、安全性高、現(xiàn)象明顯、節(jié)約藥品與節(jié)省時(shí)間，有利于學(xué)生動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有利于拓展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育功能。

運(yùn)用微型實(shí)驗(yàn)來(lái)完成銅與濃、稀硝酸反應(yīng)，試劑用量少，快捷、省時(shí)；銅與濃、稀硝酸兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)完成，有利于兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)照，而且由于注意了尾氣的回收，防止了有害氣體的外泄，具有常規(guī)實(shí)驗(yàn)不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

一 原實(shí)驗(yàn)的不足之處

（1）在做銅與濃硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，反應(yīng)迅速，產(chǎn)生大量有毒的二氧化氮?dú)怏w，不便控制反應(yīng)的進(jìn)程。

（2）銅和稀硝酸反應(yīng)時(shí)，由于試管內(nèi)存在的空氣會(huì)對(duì)一氧化氮?dú)怏w顏色的觀察產(chǎn)生干擾，故難于探究銅與稀硝酸反應(yīng)的性質(zhì)。

（3）在銅與濃、稀硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用量較大，浪費(fèi)藥品。

（4）用試管作反應(yīng)容器導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)完畢后管內(nèi)有殘留氣體，易污染環(huán)境，影響師生健康。

二 實(shí)驗(yàn)用品

（1）由湛江師范學(xué)院研制開(kāi)發(fā)的中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)儀器箱（ML-1）提供：帶支口試管（1 cm×10 cm）1根、帶支口U形管（1 cm×10 cm）1支、單孔橡膠塞3個(gè)、10mL燒杯1個(gè)、直玻璃導(dǎo)管1支、橡膠管2段、針筒1個(gè)、止水夾1個(gè)、鐵架臺(tái)1個(gè)、鐵試管夾2個(gè)。

（2）藥品：濃硝酸、細(xì)銅絲、0.1mol·L-1 NaOH溶液。

三 實(shí)驗(yàn)裝置

四 實(shí)驗(yàn)原理

Cu+4HNO3（濃）═══Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）═══3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

3NO2+H2O═══2HNO3+NO

HNO3+NaOH═══NaNO3+H2O

2NO+O2═══2NO2

五 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

（1）按照上圖組裝儀器，在U形管放置2 g銅片以及5mL水，并在支口試管加入5mL濃硝酸，塞好橡膠塞。

（2）將銅絲伸入試管中，與濃硝酸接觸。產(chǎn)生NO2經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入U(xiǎn)形管，并溶于水，生成硝酸，硝酸與水形成稀硝酸，與底部的銅片發(fā)生反應(yīng)，生成的NO在U形管左側(cè)聚集。

（3）針筒打入空氣，驗(yàn)證NO轉(zhuǎn)化為NO2。

（4）抽出銅絲停止實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)止水夾吸收尾氣。

六 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

（1）易操作，通過(guò)拔插銅絲，可以任意控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程沒(méi)有向空氣中排放有毒氣體，避免了空氣受到污染，培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

（3）所用儀器均透明，并且濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的現(xiàn)象對(duì)比更加明顯，便于學(xué)生觀察，也便于教師進(jìn)行投影演示，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

（4）該裝置器材簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)于班級(jí)較多的學(xué)校可進(jìn)行多次演示。

（5）該實(shí)驗(yàn)方法用針筒和玻璃導(dǎo)管等制作的簡(jiǎn)易裝置作為反應(yīng)器使銅與濃、稀硝酸反應(yīng)在玻璃導(dǎo)管中（無(wú)空氣干擾的環(huán)境里）進(jìn)行，避免了氣體產(chǎn)物和空氣的直接接觸，很好地證明了一氧化氮產(chǎn)生與轉(zhuǎn)化（即生成二氧化氮）的過(guò)程，現(xiàn)象明顯。