铜与硝酸反应实验装置改进

铜与硝酸反应实验装置改进甘肃省武威第一中学 崔 莉一、使用教材人教版高中化学必修1第四章 第四节 第二课时 硝酸的性质。二、实验器材一支“T”型管、三支注射器、一根输液管（带调节器）、铁架台（带两个铁夹）、橡胶塞；一根铜丝（绕成螺旋状）、浓硝酸、蒸馏水、四氯化碳、氢氧化钠溶液。三、实验创新要求/改进要点1这套装置利用“T”型管的结构特点，用四氯化碳隔离铜丝，可随时控制反应的开始和停止，操作简单。 2该装置可一次性完成铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，能清晰的观察到反应过程中的各种现象。 3符合实验设计的绿色化原则，试剂消耗量少，增强学生的环保意识。 4实现了一套装置多种用途的目的。 装置简图四、实验原理/实验设计思路反应原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O；3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O；2NO+O2=2NO2操作原理：倾斜“T”型管，控制铜丝与浓硝酸的反应；用四氯化碳隔离铜丝与稀硝酸，以控制反应的开始和停止；用液体将装置中的空气排出,便于观察现象。五、实验教学目标硝酸是氮的重要化合物，也是重要的化工原料，硝酸的性质贯穿了中学化学的始终，铜与硝酸的反应是高中阶段很常见的反应，但在人教版必修的102页，仅给出了化学方程式，未进行演示实验，主要原因在于：铜与硝酸（尤其是浓硝酸）反应不易控制反应速率，造成药品浪费；反应产生大量有毒气体NO和NO2，会对环境造成污染；铜与稀硝酸反应生成的NO易被空气氧化，不易观察其颜色，导致学生出现认知偏差。针对以上问题，我对铜与硝酸反应的实验装置进行改进，改进之后的装置更适合课堂教学，更易观察实验现象，同时也绿色环保。六、实验教学内容本节课针对铜与硝酸反应的实验装置进行创新改进，用一套装置一次性完成铜与浓、稀硝酸的反应，对比观察反应现象（反应速率、反应后溶液的颜色、生成NO和NO2的颜色、NO的氧化过程），使学生在实验的基础上学习和认知。七、实验教学过程1组装仪器并检查装置的气密性在注射器中密封一定量的气体，关闭输液管上的控制器，推动活塞，片刻后松开，活塞仍能恢复到原来的位置，证明气密性良好。2铜与浓硝酸的反应（1）将装置固定在铁架台上，打开输液管上的控制器，倾斜“T”型管，在“T”型管中注入浓硝酸，并与铜丝发生反应。（2）待收集3mLNO2后，旋转“T”型管，使铜丝与浓硝酸分离，反应停止。（3）在“T”型管中观察铜与浓硝酸反应的现象（反应速率、溶液颜色、NO2气体的颜色）。3铜与稀硝酸的反应（1）用注射器在“T”型管中注入四氯化碳，并将铜丝完全覆盖。（2）在“T”型管中注入蒸馏水，同时将“T”型管中的气体全部排出，并用氢氧化钠溶液吸收。（3）关闭输液管上的控制器，旋转“T”型管，使铜丝与稀硝酸接触反应，并用注射器收集NO气体，观察反应现象（反应速率、溶液的颜色、NO气体的颜色），并和铜与浓硝酸的反应进行对比。（4）旋转“T”型管，用四氯化碳隔离铜丝与稀硝酸，使反应停止，打开输液管上的控制器。4NO与O2的反应取下收集有NO气体的注射器并用一支空注射器替换。拉动活塞吸入空气，观察气体颜色的变化。5尾气处理在收集有NO气体的注射器中吸入氢氧化钠溶液，振荡（或将气体缓缓推入氢氧化钠溶液中），使气体完全被吸收。6处理废液，清洗装置并复原装置。八、实验效果评价这套装置利用了“T”型管的结构特点做气体发生装置，并用四氯化碳隔离铜丝控制反应随时开始和停止，现象明显，操作简单易行，适合在课堂演示中推广。需要注意的是：针筒、输液管、胶塞易被酸腐蚀，实验