浓、稀硝酸与铜反应一体化微型实验再改进

2010级本科生：陈静琼 倪哓添

指导教师：衷明华 文剑辉

微型化学实验是近十年来在国内外得到迅速发展的化学实验新方法，是“绿色化学”的重要组成部分，已成为二十一世纪化学实验教学改革的一个重要趋势。它的特点是在微小型的仪器中，用尽可能少的试剂（一般为常规的十分之一甚至千分之一）来进行实验，是在微型化的条件下对化学实验进行重新设计与再表现。微型化学实验污染程度低、操作简易、安全性高、现象明显、节约药品与节省时间，有利于学生动手进行实验，有利于拓展化学实验的教育功能。

运用微型实验来完成铜与浓、稀硝酸反应，试剂用量少，快捷、省时；铜与浓、稀硝酸两个实验同时完成，有利于两个实验现象进行对照，而且由于注意了尾气的回收，防止了有害气体的外泄，具有常规实验不可替代的优点。

一 原实验的不足之处

（1）在做铜与浓硝酸反应实验时，反应迅速，产生大量有毒的二氧化氮气体，不便控制反应的进程。

（2）铜和稀硝酸反应时，由于试管内存在的空气会对一氧化氮气体颜色的观察产生干扰，故难于探究铜与稀硝酸反应的性质。

（3）在铜与浓、稀硝酸反应实验中，用量较大，浪费药品。

（4）用试管作反应容器导致实验完毕后管内有残留气体，易污染环境，影响师生健康。

二 实验用品

（1）由湛江师范学院研制开发的中学化学微型实验仪器箱（ML-1）提供：带支口试管（1 cm×10 cm）1根、带支口U形管（1 cm×10 cm）1支、单孔橡胶塞3个、10mL烧杯1个、直玻璃导管1支、橡胶管2段、针筒1个、止水夹1个、铁架台1个、铁试管夹2个。

（2）药品：浓硝酸、细铜丝、0.1mol·L-1 NaOH溶液。

三 实验装置

四 实验原理

Cu+4HNO3（浓）═══Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）═══3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

3NO2+H2O═══2HNO3+NO

HNO3+NaOH═══NaNO3+H2O

2NO+O2═══2NO2

五 实验步骤及现象

（1）按照上图组装仪器，在U形管放置2 g铜片以及5mL水，并在支口试管加入5mL浓硝酸，塞好橡胶塞。

（2）将铜丝伸入试管中，与浓硝酸接触。产生NO2经导管进入U形管，并溶于水，生成硝酸，硝酸与水形成稀硝酸，与底部的铜片发生反应，生成的NO在U形管左侧聚集。

（3）针筒打入空气，验证NO转化为NO2。

（4）抽出铜丝停止实验，打开止水夹吸收尾气。

六 实验优点

（1）易操作，通过拔插铜丝，可以任意控制反应的进行或停止。

（2）实验过程没有向空气中排放有毒气体，避免了空气受到污染，培养了学生的环保意识。

（3）所用仪器均透明，并且浓、稀硝酸与铜反应的现象对比更加明显，便于学生观察，也便于教师进行投影演示，可以激发学生的学习兴趣和培养学生的创新精神。

（4）该装置器材简单，操作方便，对于班级较多的学校可进行多次演示。

（5）该实验方法用针筒和玻璃导管等制作的简易装置作为反应器使铜与浓、稀硝酸反应在玻璃导管中（无空气干扰的环境里）进行，避免了气体产物和空气的直接接触，很好地证明了一氧化氮产生与转化（即生成二氧化氮）的过程，现象明显。