铜与稀硝酸反应生成一氧化氮气体实验的改进.doc

铜与稀硝酸反应生成一氧化氮气体实验的改进 刘洁嫦（叶丽媚、陈惠娴同组）一、问题的提出由于一氧化氮气体极易与空气中的氧气化合而生成红棕色的二氧化氮气体，传统的铜与稀硝酸反应实验直接在试管中进行，气体往往在液面上就变色。即使用排水法收集到无色的一氧化氮气体，也缺乏说服力，因为学生可以认为一氧化氮与水生成的。所以学生难以从实验现象上直观地得出稀硝酸与铜反应生成无色一氧化氮气体的结论。二、分析与设想铜与稀硝酸反应制取NO的反应一直是中学化学的必做的演示实验，理论上应生成无色NO气体，但实际操作中，由于试管内已经存在空气，生成的NO气体往往在试管内液面上就变色，实验现象与理论反应无法吻合，给教学工作带来负面影响。要得到好的教学效果，需解决二个主要问题：1、实验装置简单易行，现象明显，适合课堂演示；2、反应开始前装置中没有空气，防止NO被迅速氧化；因此应选用普通仪器，设计简易装置；而在仪器的选用和操作方面应尽量防止NO被空气氧化。三、实验改进方案改进方案装置一 实验用品仪器：烧杯、铁架台（带铁架）、U形管、试管药品：铜丝、稀硝酸、沾有NaOH的棉花实验步骤 组装仪器（如上图所示） 取下右边胶塞，将绕成螺旋状的铜丝一端插入塞内。 将左边胶塞打开，注入稀硝酸，直到塞子的下沿处，且液面不再留有气泡为止，保证铜丝与稀硝酸接触时无空气。 塞上胶塞，反应生成的NO气体将稀硝酸排左边管。铜丝与稀硝酸脱离接触，反应自行停止。改进方案装置二实验用品仪器：针筒，胶塞药品：铜丝、稀硝酸实验步骤 往针筒里装入铜丝，向下挤压活塞，使铜丝固定在针头一端。 往外拉活塞，吸取稀硝酸溶液至液面到达刻度3处。 迅速倒置针筒，使铜丝与液面分离，挤压活塞，排清针筒里空气（直至针头有稀硝酸喷出为止），把针头扎进活塞，隔绝空气和防止溶液溢出。观察反应现象。 当生成一定量的气体时，铜丝与稀硝酸溶液分离，反应停止。把针头从胶塞里拔出，往外拉活塞，吸进空气，观察气体颜色变化。改进方案装置三 实验用品仪器：无色磨口滴瓶药品：铜丝、稀硝酸实验步骤： 取一只无色磨口滴瓶，在瓶内加入少量过氧化钠。将一根细铜丝插入胶头滴管中，用胶头滴管吸满6molL稀硝酸，这时可观察到胶头滴管中的稀硝酸和铜丝开始反应。 将胶头滴管迅速插入滴瓶中，仔细观察现象。四、实验现象改进方案（一）1、如图所示，U形管的右侧有气泡生成，溶液由无色逐渐变为蓝色，而且U形管左侧无色溶液与蓝色溶液有明显的界线，无色气体（NO）将溶液压到烧杯中。U形管左侧也有少量的无色气体聚集。2、如图所示，首先是导管内气体变成红棕色（生成 NO2），随着反应的进行，导管内的气体变为无色(原来的NO2气体进入试管，导管中的O2耗尽，无色气体即为NO)，而此时试管中的无色气体变成红棕色（生成NO2）。. 改进方案1、 反应开始时有大量无色气体生成，把活塞往外推，使铜丝与稀硝酸随着反应的进行而逐渐分离，完全分离时，反应结束。2、 反应结束，吸入空气空气后，无色气体变为红棕色。改进方案（三）1、 有大量气泡生成，但是由于胶头滴管内的空气无法排清，而且滴管是磨砂的，很难观察实验现象。五、总结讨论改进方案（一）：（1） 在缺氧的条件下进行，可以长时间观察到无色的NO，验证了NO和O2反应生成NO2气体及NO难溶于水的性质。（2） 利用压强差原理，在U型管左边加一根带活塞的导管和烧杯，让U型管内的溶液顺利排除，使U型管两边的压强相等。（3） 增加气体回收装置，并在试管口加一团沾有NaOH溶液的棉花，吸收NO2气体，避免污染空气改进方案（二）：（1） 与改进方案（一）中的第一点相同（2） 反应易于控制，并且试剂用量小，现象明显。（3） 缺点是没有考虑到气体的回收问题改进方案（三）：由于胶头滴管内的空气无法排清，而且滴管是磨砂的，很难观察实验现象。所以此实验改进失败参考文献1 肖常磊,钱扬义 等.中学化学实验教学论.北京:化学工业出版社,2007.92 郑晓红 .铜与稀硝酸反应的实验设计 . 教学仪器与实验,2005,21(06)3 胡桦 . 铜与稀硝酸反应演示实验的改进 .中学化学教学参考.2006, (06)4 王云生 .铜与硝酸反应的改进 .实验改进.2004,