铜与浓、稀硝酸反应的实验改进

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铜与浓、稀硝酸反应的实验改进

湖北省黄冈市红安县第一中学柯国祥王卫明

铜与硝酸反应的实验是高中化学中很重要的实验之一。高中教材中有铜与浓、稀硝酸反应的实验，装置图如下：

以上实验的缺点有：1、即使有氢氧化钠溶液处理气体产物，但处理效果不佳，很易污染环境，威胁教师、学生的健康；2、由于反应固体和液体不易分离，无法控制实验的结束；3、实验所用试剂较多，造成试剂浪费；4、无法证明铜片与稀硝酸反应的产物是NO。

针对以上问题，我对这个实验做了如下的改进。

实验原理：

涉及到的化学反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；2NO+O2=2NO2；

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

实验用品

仪器：注射器1个，小药瓶4个。

试剂：铜片、浓硝酸、稀硝酸、NaOH溶液。

实验过程：

实验一向注射器中装入一片铜片，小药瓶中盛装浓硝酸。将针头插入小药瓶，向后拉推杆吸取少量浓硝酸，观察现象。铜片与浓硝酸剧烈反应，生成红棕色气体。轻推注射器推杆，使液体与铜片分离从而反应停止。看到原盛有浓硝酸的小药瓶中的液体变为蓝色。之后拔出针头，迅速插入另一盛有NaOH溶液的小药瓶中，缓慢推注射器推杆，使残留在注射器内的气体被NaOH溶液吸收。又看到原盛有NaOH溶液的小药瓶中红棕色气体消失。

结论为：发生反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

实验二继续用实验一所用注射器和铜片，将针头插入盛装稀硝酸的小药瓶，向后拉推杆吸取少量稀硝酸，观察现象。可以看到铜片与稀硝酸反应较缓慢，生成无色气体，进入注射器的无色液体变为蓝色。一段时间后，轻推注射器推杆，使液体与铜片分离从而使反应停止。再拔出针头，迅速向后拉注射器推杆，观察现象。看到空气进入后无色气体变为红棕色。之后将针头插入另一盛有NaOH溶液的小药瓶中，缓慢推注射器推杆，使残留在注射器内的气体被NaOH溶液吸收。看到原盛有NaOH溶液的小药瓶中红棕色气体消失。

结论为：发生反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

2NO+O2=2NO2；NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;

实验成功关键点

由于铜与浓硝酸反应很剧烈，应用注射器吸入很少量的浓硝酸，只要能观察到明显的红棕色气体即可。否则注射器针头在转移到另一盛有NaOH溶液的小药瓶中的过程中会使NO2泄露，造成污染。

该实验无法加热，为了加快铜与稀硝酸反应的速率，可适当增大稀硝酸的浓度。

用NaOH溶液处理气体产物时，推注射器推杆一定要缓慢，否则会因小药瓶内气压过大而出现事故。

实验创新之处

试剂用量少。整个实验中，所需试剂为一片铜片、约10ml浓硝酸、约10ml稀硝酸、20mlNaOH溶液，用品只需注射器1个，小药瓶4个，试剂用量大大减少，材料简单易得且可重复多次使用。

实验污染小。反应物用量少，则生成的有毒气体少。同时，缓慢推注射器推杆的操作也可使有毒气体被吸收得更充分。

操作简单易行。由于操作简单，此实验适合学生做小型分组实验，克服了只由教师作演示实验而学生观察效果不太好的缺憾。

可随时控制实验的开始和结束。拉注射器推杆可使铜与硝酸接触从而使反应发生，推注射器推杆可使铜与硝酸分离从而使反应结束，操作简单可行。

现象明显，对比效果好。

利于对反应产物的研究。反应剩余的液体在原盛装有硝酸的小药瓶内，反应剩余的气体可短时保留于注射器中，可取样后对反应产物进一步研究。生成NO后，在空气中迅速向后拉注射器推杆，可使空气进入注射器内，无色气体变为红棕