铜与稀硝酸的反应微型实验

铜与稀硝酸的反应微型实验 铜与稀硝酸的反应(微型实验)设计 设计人员:黄义、余兆珉、谭文江、罗涛、彭锡慧 硝酸是人教版高中化学必修1第四章《非金属及其化合物》第四节介绍的一种氮元素的重要化合物，有的教材用图1演示实验展示稀硝酸的强氧化性: 该实验存在以下不足: (1)现象不明显，无法稀硝酸的还原产物为NO。反应试管中存在空气，生成的NO立即与空气中的O反应而变成红棕色的NO，学生看到的是红棕色气体，而不是无色气体。 22 (2)环保设计不科学。有毒气体NO不与NaOH溶液反应，从而造成空气污染。 针对以上不足，笔者提出以下创新改进: (1)将实验改在“无氧”环境中进行，使学生能看到无色的NO: 3Cu，8HNO=== 3Cu(NO)，2NO?，4HO 3322 (2)补充NO的性质实验: ?不溶于水，?常温下很容易与空气中的O化合生成红棕色的NO。 22(3)NO尾气处理，NO为酸性氧化物，可用碱液吸收，原理如下: 22 2NO，2NaOH === NaNO，NaNO，HO 2322 为此，设计以上改进装置图2进行实验(仪器和药品见标注)。 【实验目的】 ?验证稀硝酸的强氧化性及其还原产物为NO。 ?验证NO极易被空气氧化成NO。 2 ?验证NO难溶于水的性质。 【实验仪器】 10mL的注射器、输液针、流量调节器、烧杯、铁架台(带铁夹)、镊子、木块 【实验药品】 铜片、5 mol/L的稀硝酸、NaOH溶液、棉花 【实验步骤】 1. 如改进装置图2所示，预先在注射器中放两小块铜片，将活塞(下端经过了处理，即用黑色油性笔染色，有利于观察实验过程中活塞向上运动)推到底部。 2. 吸入3mL 5 mol/L的硝酸，套上输液针，排净残留的空气，确保本实验是在“无氧”环境中进行。调节流量为零，然后将输液针下端插入NaOH溶液中进行液封。 3. 待产生一定量气体(约5 mL)后，将流量调到最大，让所产生气体的压力在推动活塞向上运动的同时，也可以将注射器中的溶液全部排入烧杯中，使反应自动停止。将垫在烧杯下方的木块取出，使输液针下端与NaOH溶液脱离，然后吸入约2倍体积NO的空气。 4. 在烧杯底部重新垫上木块，使输液针下端插入NaOH溶液中，将注射器中的NO气体全2部缓缓压入NaOH溶液中吸收，实行尾气处理。 纵观整个实验，有以下四大优点: (1)实验器材选用有创新，且简单易得，操作简便。本实验所用仪器非常简单，下面是尾气吸收装置:NaOH溶液;上面是气体发生装置—10 mL注射器，预先已放入铜片，活塞下端也经过了处理，即用黑色油性笔染色，有利于观察实验过程中活塞向上运动。注射器下面连着输液针(事先套上一个流量调节器，通过移动滑轮，可以调节流量，让产生的气体将反应液压出，从而使反应自动停止)，针尖处插入一小团棉花，用来吸收排空时可能排出的少量酸液。 本套装置利用了启普发生器原理，其中流量调节器的使用为一大创新——有利于控制反应的进行:将流量调为零时，生成的气体能推动活塞向上运动;将流量调到最大时，可以清楚看到生成的气体在推动活塞向上运动的同时，也能将反应液缓缓压入烧杯中，使反应自动停止，从而证明NO难溶于水。 (2)实验现象明显，有利于验证实验目的。实验中，既能得到无色气体，又能清楚地看到无色NO遇空气变红棕色的过程，显而易见验证了NO极易被空气氧化成NO，同时也验2证了稀硝酸具有强氧化性及其还原产物为NO。 (3)实验方案环保，体现绿色化学理念。即在实验过程中没有向空气排放有毒气体，而是用NaOH溶液完全吸收NO，避免空气受到污染。 2 (4)实验的可行性强，易于推广。本套装置可以微型化处理(即使用更小的注射器和更少的药品)，有利于学生分组进行探究性实验。