铜与浓、稀硝酸反应及气体产物性质探究一体化实验创新与改进

 铜与浓、稀硝酸反应及气体产物性质探究一体化实验创新与改进

肖飞

陕西省宝鸡中学   721013

摘要：人教版高中化学必修第二册课本P15铜与浓、稀硝酸反应及相关性质探究实验存在现象不明显，性质探究不连续、不全面的缺陷。为了更好地达到实验教学的效果，对教材实验进行了优化与改进，改进后的实验装置较好地实现了铜与浓、稀硝酸反应及气体产物性质探究一体化的目的，也提升了实验教学的效果。

关键词：连续化实验；铜与硝酸反应；实验改进

1.问题提出

人教版高中化学必修第二册教材课本P15铜与浓、稀硝酸反应及相关性质探究传统实验在课堂演示教学中存在几点不足：

（1）实验现象不明显；（2）密闭性不足；（3）性质探究不连续

2.实验探究与改进

2.1实验仪器及试剂

实验仪器：250mL吸滤瓶、球形干燥管、100mL塑料注射器、100mL塑料注射器、T型玻璃管、

止水夹（2个）、250mL锥形瓶

实验试剂：65~68%浓硝酸、稀硝酸、细铜丝、浓NaOH溶液、棉花

2.2实验装置设计

将吸滤瓶的侧口与50mL注射器的外壳连接，并且在注射器里装上用浓NaOH溶液浸泡过的湿棉花团，作为微型尾气处理装置。将球形干燥管插入吸滤瓶上口的橡胶塞，在干燥管中放入螺旋状细铜丝。在T型管的一端连接上规格为100mL的注射器，在T型管的下端接上一根长玻璃管，并将其插入到锥形瓶中，组装成如图1所示的实验装置。

图1铜与浓、稀硝酸反应及气体产物性质探究一体化实验改进装置

3.实验操作、现象及结论

3.1Cu与浓HNO3反应、NO2与H2O反应

(1)检查装置的气密性，在吸滤瓶中加入25mL浓HNO3，在锥形瓶中加入150mL水，在干燥管中放入螺旋状粗铜丝，组装好仪器。

(2)首先打开止水夹K1，关闭止水夹K2，向外拉动塑料注射器的活塞，此时浓HNO3被吸入球形干燥管中，当浓HNO3快充满整个球形干燥管时，将止水夹K1迅速关闭。通过观察实验可以看到，此时在干燥管中出现了红棕色气体，吸滤瓶中的溶液的颜色在反应的过程中逐渐变为绿色，现象如图2所示。

图2铜与浓硝酸反应实验现象

(3)将止水夹K1关闭，打开止水夹K2，向外拉动注射器活塞，从锥形瓶中吸入60mL水到注射器中。关闭止水夹K2，打开止水夹K1，利用体系产生的负压将注射器中的水吸入球形干燥管中。通过观察可以看到：球形干燥管中红棕色气体颜色逐渐变浅直至消失，吸滤瓶中溶液颜色由绿色变为蓝色，现象如图3所示。

图3铜与浓硝酸反应产物NO2与水反应实验现象

3.2Cu与稀HNO3反应、NO与O2、NO与 O2、H2O反应

(1)检查装置的气密性，在吸滤瓶中加入25mL稀HNO3，在干燥管中放入螺旋状细铜丝，组装好仪器。

(2)将玻璃导管从锥形瓶中取出，打开止水夹K1，关闭止水夹K2，向外拉动注射器活塞，吸滤瓶中的稀HNO3溶液被吸入球形干燥管中，当稀HNO3溶液快充满整个球形干燥管时，将止水夹K1迅速关闭。此时可以观察到球形干燥管中有无色气体生成，现象如图4所示。

图4铜与稀硝酸反应实验现象

(3)关闭止水夹K2，打开止水夹K1，向外拉动注射器的活塞，吸入一定量的NO气体后迅速关闭止水夹K1，然后打开止水夹K2，继续向外拉动塑料注射器的活塞，吸入少量空气。此时可以观察到注射器中气体的颜色逐渐变为红棕色，实验如图5所示。

图5铜与稀硝酸反应产物NO与O2反应实验现象

4.实验效果与评价

该实验装置可以连续演示Cu与浓HNO3、NO2与H2O、Cu与稀HNO3、NO与O2的反应，具有结构简单、设计巧妙，实验现象明显的特点，能实现对铜与浓、稀硝酸反应及气体产物性质连续一体化探究的功能。实验设计具有以下特点：

(1)连续性。通过改进后的实验装置，方便学生系统连续化的掌握铜与浓、稀硝酸反应的规律。

(2)直观性。能看到干燥管中的NO2气体与H2O反应生成一定量的NO气体，其他现象也直观可视。

(3)低污染性。用浸有浓NaOH溶液的棉花团作为微型尾气处理装置，体现了绿色环保理念。

5.结束语

实验是化学教学的核心，是培养学生实验探究能力与创新能力的关键。高中化学实验教学中要不断挖掘实验的育人功能，积极探索化学实验创新的新途径，结合信息技术和数字化实验技术将实验过程可视化、动态化、真实化，不断培养学生的创新思维与探究意识，提高学生的实验综合素养。

【参考文献】

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京:人民教育出版社,2018.

[2]李猛，王世存，王后雄.二氧化硫性质实验的一体化设计[J].化学教学.2015(12) :59-61.

*宝鸡中学2022年度校本课题“高中化学课堂实验创新与教学能力提升策略”（课题编号：BZKT—2022035）研究成果；*陕西省 “十四五” 教育科学规划2023年度省级课题“学科核心素养视域下高中化学实验教学能力提升策略研究”（课题编号：

SGH23Y0982）阶段性研究成果。