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多功能反应器的设计

2019-03-15周均睿

新课程·下旬 2019年1期
关键词:铜片蒸馏水

周均睿

摘 要:以铜与浓、稀硝酸反应为例,用30ml注射器针筒套20ml注射器的复合装置可快速完成铜与浓硝酸、铜与稀硝酸反应的对比实验,并证明酸性介质中硝酸根具有强氧化性。该装置还适用于Fe3+的检验、CO2的制取、氯水的制取、SO2的漂白性实验、SO2余H2S的反应等。该装置还适用于其他易在空气中氧化的气体,比如Fe(OH)2的制备,内注射器小心吸入FeSO4,外注射器吸入NaOH并排尽空气,将FeSO4推入外注射器,即可看到产生白色沉淀且颜色可以保持长期不变。

关键词:复合针筒;铜片;浓硝酸;蒸馏水;无污染

一、问题提出

化学实验的演示是化学课堂教学重要的环节,但是许多演示实验过程繁琐,操作复杂,效果不明显且有污染,导致许多老师不愿意做课堂演示实验。以铜与硝酸反应为例,首先,铜与稀硝酸反应速度很慢;其次由于没有排出试管中的空气,即使加热后反应速率加快,但看到气体依然不是无色而是红棕色;另外,取下装稀硫酸的试管的胶塞后产生大量NO2溢出在空气中,拆除浓硝酸与铜反应后的装置时更有大量的NO2气体溢出。而且两个反应均不能在学生观察到实验现象后立即停止。NO2会抑制产生,直到反应结束。为解决以上问题,现特设计一套进行性质实验的微型化装置,该装置不仅可以作为课堂演示实验,还可以作为学生实验,操作简单,实验效果良好且可以将最终产生的气体推入氢氧化钠溶液中吸收,以免污染环境。

二、实验过程

1.实验用品

试剂:铜片、浓硝酸、蒸馏水。

仪器:20ml与30ml针筒各两个(用于组装多功能反应器),橡皮塞。

2.实验仪器装置图及组装说明

3.实验步骤、现象及结论

先摘下内注射器,加入铜片,安上内注射器(内注射器事先吸好浓硝酸),用橡皮塞封住外注射器,将装置置于水浴中,推内注射器,铜与浓硝酸开始反应,片刻后看到外注射器中产生红棕色的NO2气体。

重摘下另一个注射器,加入铜片,安上内注射器(内注射器事先吸好浓硝酸),在外注射器内吸入一定量的蒸馏水并排净装置中的空气,用橡皮塞封住外注射器,,将内注射器中的浓硝酸推入外注射器并震荡制备稀硝酸,将准备好的装置置于水浴中,铜与稀硝酸开始反应,过会看到外注射器产生无色气体,抽内注射器使气体吸入内注射器,去掉外注射器的橡皮塞,使外注射器吸入空气,可观察到外注射器无色气体变成红棕色气体,与内注射器形成明显的颜色对比。反应结束后,将红棕色气体推入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中使其被充分吸收。内注射器中的无色气体推入外注射器后向外拉外注射器吸入空气,当看到红棕色气体颜色较深时停止吸空气,再次将红棕色气体推入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中使其被充分吸收。反应结束后,铜若有剩余,可吸入稀硫酸,反应又开始进行,证明硝酸根在酸性介质中具有强氧化性。

第一,装置简捷,能在6分钟内完成铜与浓硝酸、铜与稀硝酸的对比实验,给课堂赢得了更多时间;第二,取液方便,操作简单,现象明显,符合绿色化学思想;第三,装置密封性良好,很容易通过液体赶尽装置中的空气,因此还可以制备;第四,装置用途广泛,可以完成液体与液体、固体与液体、气体与气体、气体与液体、气体与固体的若干反应实验。例如Fe3+的检验、CO2的制取、氯水的制取、SO2的漂白性实验、SO2余H2S的反应等等。

参考文献:

[1]王冰,陈东喜,罗欣彤,等.铜与浓、稀硝酸反应实验的一体化设计[J].中学化学教学参考,2015(2).

[2]陶杰,張腾.铜与浓、稀硝酸反应实验的改进[J].中学化学教学参考,2015(Z1).

[3]于永民,邹正良,李胜荣.铜与浓、稀硝酸反应实验装置的创新设计[J].化学教育,2015(1).

[4]张正飞,柏书梅.铜与稀硝酸反应实验的创新设计[J].教学仪器与实验,2014(7).

[5]潘祥泰.铜与稀硝酸反应实验装置的改进与创新[J].教学仪器与实验,2014(1).

[6]贾同全.用酸式滴定管改进铜与浓、稀硝酸的反应[J].教学仪器与实验,2013(12).

注:本文为全国教育科学规划课题:《发展中学生核心素养的课堂教学新实践》研究成果。课题批准号:十三五规划FHB160563。

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