铜与浓、稀硝酸反应实验的一体化设计
2014-10-21余新红白永丽陈永忠李耀军
余新红 白永丽 陈永忠 李耀军
摘要：通过分析铜与浓、稀硝酸反应实验的不足，将两个实验进行有效整合一体化设计，可节约药品，缩短实验时间，便于课堂操作，实验现象明显且便于对比反应后溶液颜色的不同和气体颜色的不同，同时在操作上也具有了可控性。
关键词：铜与浓、稀硝酸反应；一体化；实验设计；螺旋状铜丝
文章编号：1008-0546（2014）10-0092-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
铜与浓、稀硝酸反应实验是中学化学课堂教学中必做的两个实验，其实验目的是说明浓、稀硝酸具有强氧化性[1]，但由于实验所产生的二氧化氮、一氧化氮是有毒性气体，污染环境，不利于师生健康。基于此，许多化学教师对该实验进行了改进，大多都是从气体发生装置、药品用量、尾气处理等方面改进[2-4]，在教学中取得了一定的成效，但从使用情况来考虑，还存在着装置复杂、操作繁琐等弊端，最主要的是没有将两个实验进行有效整合一体化设计。笔者通过一体化设计后，缩短了在课堂中演示的时间，便于对产生的两种气体进行对比，取得了良好的教学效果，现介绍如下。
一、反应原理
二、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、分液漏斗、具支试管（20×200mm）、锥形瓶、量筒、玻璃导管、乳胶管、双孔橡胶塞、浓硝酸（68%）、蒸馏水、一端绕成螺旋状的细铜丝、NaOH溶液、碳酸钙。
三、实验装置
实验装置见图1（夹持装置未画出）。
四、实验步骤及现象
（1）按照图1所示组装好仪器。在具支试管中先加入约0.3g碳酸钙固体，再加入7mL的蒸馏水，塞上双孔橡胶塞，其中一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝并将螺旋状的铜丝拉到紧靠橡胶塞处；在分液漏斗中先加入5mL浓硝酸（68%），塞上双孔橡胶塞上，一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝（不要接触浓硝酸），另一孔插入长导管，将分液漏斗下端插入到具支试管中双孔橡胶塞的另一孔，调整好高度，便于具支试管中细铜丝的抽拉；在锥形瓶中加入适量的浓氢氧化钠溶液。
（2）将分液漏斗中的细铜丝插入使螺旋状部分深入到浓硝酸，立即会观察到有大量的红棕色气体产生，红棕色气体迅速充满分液漏斗，溶液呈蓝绿色。
（3）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离浓硝酸，稍等片刻使溶液中红棕色气体全部上升到液面以上时，立刻打开分液漏斗的活塞，让浓硝酸滴入具支试管的蒸馏水中，当浓硝酸剩很少时关闭活塞。这时具支试管中可以看到产生大量无色气体，锥形瓶中的导管中有气泡不断产生，当气泡连续均匀溢出时证明具支试管中的空气已全部排出。
（4）将具支试管中的细铜丝插入到溶液中，这时可以看到在螺旋状铜丝处可观察到有大量无色的气体产生，溶液为蓝色，说明铜与稀硝酸（约6mol/L）发生反应产生无色气体；此时将无色气体通过的导管从NaOH溶液中轻轻一提使其脱离液面，无色气体立即变为红棕色。
（5）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离稀硝酸，反应停止。通过这一装置不但可以对比铜与浓、稀硝酸反应产生不同颜色的气体，而且也可以对比铜与浓、稀硝酸反应后溶液颜色的不同。
五、实验优点
（1）将铜与浓、稀硝酸反应两个实验集于一体合并设计，节约药品，对实验现象可对比观察。
（2）缩短了实验时间，操作方便，现象明显。
（3）实现了反应的可控性，产生的有毒气体少，并且整个反应在全密闭的装置中进行，产生的微量有毒气体也会被全部吸收。
参考文献
[1] 人民教育出版社课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：102
[2] 谭文生.铜与浓、稀硝酸反应实验的绿色化设计[J].化学教学，2012，（11）：45-46
[3] 张兴洲.浓、稀硝酸与铜反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2008，（5）：24
[4] 张玮.硝酸与铜反应的微型化设计[J].实验教学与仪器，2010，（4）：30endprint
摘要：通过分析铜与浓、稀硝酸反应实验的不足，将两个实验进行有效整合一体化设计，可节约药品，缩短实验时间，便于课堂操作，实验现象明显且便于对比反应后溶液颜色的不同和气体颜色的不同，同时在操作上也具有了可控性。
关键词：铜与浓、稀硝酸反应；一体化；实验设计；螺旋状铜丝
文章编号：1008-0546（2014）10-0092-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
铜与浓、稀硝酸反应实验是中学化学课堂教学中必做的两个实验，其实验目的是说明浓、稀硝酸具有强氧化性[1]，但由于实验所产生的二氧化氮、一氧化氮是有毒性气体，污染环境，不利于师生健康。基于此，许多化学教师对该实验进行了改进，大多都是从气体发生装置、药品用量、尾气处理等方面改进[2-4]，在教学中取得了一定的成效，但从使用情况来考虑，还存在着装置复杂、操作繁琐等弊端，最主要的是没有将两个实验进行有效整合一体化设计。笔者通过一体化设计后，缩短了在课堂中演示的时间，便于对产生的两种气体进行对比，取得了良好的教学效果，现介绍如下。
一、反应原理
二、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、分液漏斗、具支试管（20×200mm）、锥形瓶、量筒、玻璃导管、乳胶管、双孔橡胶塞、浓硝酸（68%）、蒸馏水、一端绕成螺旋状的细铜丝、NaOH溶液、碳酸钙。
三、实验装置
实验装置见图1（夹持装置未画出）。
四、实验步骤及现象
（1）按照图1所示组装好仪器。在具支试管中先加入约0.3g碳酸钙固体，再加入7mL的蒸馏水，塞上双孔橡胶塞，其中一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝并将螺旋状的铜丝拉到紧靠橡胶塞处；在分液漏斗中先加入5mL浓硝酸（68%），塞上双孔橡胶塞上，一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝（不要接触浓硝酸），另一孔插入长导管，将分液漏斗下端插入到具支试管中双孔橡胶塞的另一孔，调整好高度，便于具支试管中细铜丝的抽拉；在锥形瓶中加入适量的浓氢氧化钠溶液。
（2）将分液漏斗中的细铜丝插入使螺旋状部分深入到浓硝酸，立即会观察到有大量的红棕色气体产生，红棕色气体迅速充满分液漏斗，溶液呈蓝绿色。
（3）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离浓硝酸，稍等片刻使溶液中红棕色气体全部上升到液面以上时，立刻打开分液漏斗的活塞，让浓硝酸滴入具支试管的蒸馏水中，当浓硝酸剩很少时关闭活塞。这时具支试管中可以看到产生大量无色气体，锥形瓶中的导管中有气泡不断产生，当气泡连续均匀溢出时证明具支试管中的空气已全部排出。
（4）将具支试管中的细铜丝插入到溶液中，这时可以看到在螺旋状铜丝处可观察到有大量无色的气体产生，溶液为蓝色，说明铜与稀硝酸（约6mol/L）发生反应产生无色气体；此时将无色气体通过的导管从NaOH溶液中轻轻一提使其脱离液面，无色气体立即变为红棕色。
（5）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离稀硝酸，反应停止。通过这一装置不但可以对比铜与浓、稀硝酸反应产生不同颜色的气体，而且也可以对比铜与浓、稀硝酸反应后溶液颜色的不同。
五、实验优点
（1）将铜与浓、稀硝酸反应两个实验集于一体合并设计，节约药品，对实验现象可对比观察。
（2）缩短了实验时间，操作方便，现象明显。
（3）实现了反应的可控性，产生的有毒气体少，并且整个反应在全密闭的装置中进行，产生的微量有毒气体也会被全部吸收。
参考文献
[1] 人民教育出版社课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：102
[2] 谭文生.铜与浓、稀硝酸反应实验的绿色化设计[J].化学教学，2012，（11）：45-46
[3] 张兴洲.浓、稀硝酸与铜反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2008，（5）：24
[4] 张玮.硝酸与铜反应的微型化设计[J].实验教学与仪器，2010，（4）：30endprint
摘要：通过分析铜与浓、稀硝酸反应实验的不足，将两个实验进行有效整合一体化设计，可节约药品，缩短实验时间，便于课堂操作，实验现象明显且便于对比反应后溶液颜色的不同和气体颜色的不同，同时在操作上也具有了可控性。
关键词：铜与浓、稀硝酸反应；一体化；实验设计；螺旋状铜丝
文章编号：1008-0546（2014）10-0092-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
铜与浓、稀硝酸反应实验是中学化学课堂教学中必做的两个实验，其实验目的是说明浓、稀硝酸具有强氧化性[1]，但由于实验所产生的二氧化氮、一氧化氮是有毒性气体，污染环境，不利于师生健康。基于此，许多化学教师对该实验进行了改进，大多都是从气体发生装置、药品用量、尾气处理等方面改进[2-4]，在教学中取得了一定的成效，但从使用情况来考虑，还存在着装置复杂、操作繁琐等弊端，最主要的是没有将两个实验进行有效整合一体化设计。笔者通过一体化设计后，缩短了在课堂中演示的时间，便于对产生的两种气体进行对比，取得了良好的教学效果，现介绍如下。
一、反应原理
二、实验仪器及试剂
铁架台（带铁夹）、分液漏斗、具支试管（20×200mm）、锥形瓶、量筒、玻璃导管、乳胶管、双孔橡胶塞、浓硝酸（68%）、蒸馏水、一端绕成螺旋状的细铜丝、NaOH溶液、碳酸钙。
三、实验装置
实验装置见图1（夹持装置未画出）。
四、实验步骤及现象
（1）按照图1所示组装好仪器。在具支试管中先加入约0.3g碳酸钙固体，再加入7mL的蒸馏水，塞上双孔橡胶塞，其中一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝并将螺旋状的铜丝拉到紧靠橡胶塞处；在分液漏斗中先加入5mL浓硝酸（68%），塞上双孔橡胶塞上，一孔插入一端绕成螺旋状的铜丝（不要接触浓硝酸），另一孔插入长导管，将分液漏斗下端插入到具支试管中双孔橡胶塞的另一孔，调整好高度，便于具支试管中细铜丝的抽拉；在锥形瓶中加入适量的浓氢氧化钠溶液。
（2）将分液漏斗中的细铜丝插入使螺旋状部分深入到浓硝酸，立即会观察到有大量的红棕色气体产生，红棕色气体迅速充满分液漏斗，溶液呈蓝绿色。
（3）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离浓硝酸，稍等片刻使溶液中红棕色气体全部上升到液面以上时，立刻打开分液漏斗的活塞，让浓硝酸滴入具支试管的蒸馏水中，当浓硝酸剩很少时关闭活塞。这时具支试管中可以看到产生大量无色气体，锥形瓶中的导管中有气泡不断产生，当气泡连续均匀溢出时证明具支试管中的空气已全部排出。
（4）将具支试管中的细铜丝插入到溶液中，这时可以看到在螺旋状铜丝处可观察到有大量无色的气体产生，溶液为蓝色，说明铜与稀硝酸（约6mol/L）发生反应产生无色气体；此时将无色气体通过的导管从NaOH溶液中轻轻一提使其脱离液面，无色气体立即变为红棕色。
（5）向上拉动细铜丝，使细铜丝脱离稀硝酸，反应停止。通过这一装置不但可以对比铜与浓、稀硝酸反应产生不同颜色的气体，而且也可以对比铜与浓、稀硝酸反应后溶液颜色的不同。
五、实验优点
（1）将铜与浓、稀硝酸反应两个实验集于一体合并设计，节约药品，对实验现象可对比观察。
（2）缩短了实验时间，操作方便，现象明显。
（3）实现了反应的可控性，产生的有毒气体少，并且整个反应在全密闭的装置中进行，产生的微量有毒气体也会被全部吸收。
参考文献
[1] 人民教育出版社课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书 化学1（必修）[M].北京：人民教育出版社，2007：102
[2] 谭文生.铜与浓、稀硝酸反应实验的绿色化设计[J].化学教学，2012，（11）：45-46
[3] 张兴洲.浓、稀硝酸与铜反应实验的改进[J].实验教学与仪器，2008，（5）：24
[4] 张玮.硝酸与铜反应的微型化设计[J].实验教学与仪器，2010，（4）：30endprint
