董景礼

铜与硝酸反应的实验，是鲁科版《化学1》中探究硝酸具有强氧化性的一个非常重要的实验。针对该实验存在的诸多缺陷，我们在教学中进行了相关改进，现分享如下。

1问题的提出

教材中的实验是按照图1来进行的。

该实验存在一些不足之处：一是铜与浓稀硝酸的实验分开做，操作费时、费药品；二是铜和稀硝酸的反应没有隔绝空气，很难观察到无色气体变成红棕色的过程；三是反应产生的NO2、NO会逸散到空气中造成环境污染。

为了克服以上弊端，同时有利于学生对浓度不同的硝酸氧化性不同的理解，我们对教材中的实验进行了改进。

2改進的目的

通过实验的改进，进行铜与浓、稀硝酸的反应现象和反应产物的对比，使学生增强对浓、稀硝酸氧化性不同的理解；利用实验探究的方法，培养培养实验操作能力。

3实验改进及特点

选取常见的医疗器械改进装置：选取100mL医用玻璃吊瓶1只、5mL注射器1只（配细针头）、5mL注射器外筒1只（配粗针头），装配成图2所示的装置。

改进后的实验，将铜与浓稀硝酸两个实验有效整合，实验器材简单，操作简便、药品用量少，现象对比鲜明；实验在隔绝空气的条件下进行，能观察到无色气体变成红棕色气体的过程，实现了NO与NO2的转化，实验效果很好；尾气处理科学、环保，符合绿色化学理念。

4实验步骤及结论

4.1实验用品

药品：铜片、浓硝酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水。

仪器用品：100ml玻璃吊瓶1只，5ml注射器2只，20ml注射剂4只。

4.2实验步骤和现象

4.2.1铜与浓硝酸的反应

向玻璃吊瓶中加入一定量铜片，盖紧橡皮塞。用5ml注射器抽取3ml浓硝酸注入玻璃吊瓶中，观察实验现象（反应剧烈，有大量红棕色气体产生）。

4.2.2二氧化氮与一氧化氮的相互转化

待玻璃吊瓶内充满红棕色气体时，用注射器抽出一定量气体，然后再抽入一定量水，充分振荡。待红棕色全部消失，将注射器针头向上，再吸入少量空气，观察现象（红棕色气体变为无色；无色气体又变为红棕色）。

4.2.3溶液酸性的检验

将4.2.2中注射器内的少量溶液注入盛有紫色石蕊溶液的试管中，观察现象（紫色石蕊溶液变红）。

4.2.4铜与稀硝酸的反应

用注射器向玻璃吊瓶中注入一定量蒸馏水，将浓硝酸稀释，充分振荡，观察现象（铜片表面有无色气泡产生，生成无色气体）。

4.2.5对无色气体的检验

用注射器再抽出一定量无色气体，然后抽入一定量空气（气体由无色变成了红棕色）。

4.2.6尾气处理

用注射器向玻璃吊瓶中注入足量氢氧化钠溶液，并用注射器注入足量空气，直至红棕色气体全部消失且出现蓝色絮状沉淀，则氮氧化物反应完全。同时将前面注射器中的气体及液体也缓慢注入氢氧化钠溶液中，实现对尾气的科学处理。

4.3实验结论

铜与浓硝酸反应生成NO2，与稀硝酸反应生成NO，且浓度不同的硝酸氧化性不同，浓度越大，反应越剧烈，硝酸的氧化性越强。

反应方程式为：Cu + 4HNO3（浓）= Cu（NO3）2 + 2NO2 ↑+2H2O ；3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO ；2NO+O2 = 2NO2；3Cu + 8HNO3（稀） = 3Cu（NO3）2 + 2NO ↑+ 4H2O 。

5问题及思考

该装置具有多用途，还可以进行SO2、H2S、Cl2的制取和性质实验等，但是在该实验中，铜片、浓硝酸的用量以及浓硝酸稀释时水的用量都要反复探究，因此实验的再现性有待进一步提高。endprint