铜与浓、稀硝酸的反应微型实验装置的改进

2011级本科生：陈振娣 赵晓智

指导教师：衷明华

铜与浓、稀硝酸的反应选自苏教版新教材《化学1》，笔者对该反应装置进行改进，加强了学生对不同浓度硝酸的氧化性不同的理解，而且提高了实验的安全性，减少了实验用剂量，降低了尾气毒害性，遵循了绿色化学和微型实验的要求。

一 实验目的

（1）利用浓硝酸与铜反应产生的二氧化氮，与蒸馏水反应形成稀硝酸，从而在同一装置中进行铜与浓、稀硝酸反应，有利于学生观察实验现象，便于学生对不同浓度硝酸的氧化性不同的理解。

（2）用氢氧化钠溶液吸收二氧化氮尾气，以防止其泄漏。

（3）采用生活中的废弃物如注射器等替代原设计器材，体现绿色化学理念，并且采用了尾气处理，实验环保。

（4）铜与浓、稀硝酸的反应以及其尾气处理在同一套装置中进行，方便快捷，且采用的是微型仪器，减少化学试剂用量，节约能源，减少环境污染。

二 实验原理

Cu+4HNO3（浓）═══Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3NO2+H2O ═══2HNO3+NO

3Cu+8HNO3（稀）═══3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

2NaOH+2NO2═══NaNO3+NaNO2+H2O

2NO+O2═══2NO2

三 实验仪器和药品

（1）仪器：注射器、侧泡具支试管、V形侧泡反应管。

（2）药品：浓硝酸、蒸馏水、铜片、NaOH溶液。

四 实验装置

五 实验步骤及其现象

（1）按上图连接装置。

（2）检查装置的气密性。

（3）往侧泡具支试管中加入铜片，往上端的注射器加入少量浓硝酸，往V形侧泡反应管的V形凹槽中加入蒸馏水和铜片，往V形侧泡反应管的第三个凹槽中加入氢氧化钠溶液，第二支横放的注射器先抽取2mL空气。

（4）反应开始，将浓硝酸缓慢滴加到侧泡具支试管中，过一会儿观察到侧泡具支试管的溶液由无色变为蓝绿色，且上方的试管壁变为红棕色；而V形侧泡反应管的V形凹槽中的铜片表面不断出现小气泡，其中的溶液慢慢变为蓝绿色；而装有氢氧化钠溶液的V形侧泡反应管的第三个凹槽内无明显现象。

（5）横放的注射器往外拉，可看到注射器内颜色逐渐变为红棕色。

六 实验现象的解释

（1）将浓硝酸滴加到侧泡具支试管中，铜与浓硝酸反应，产生红棕色气体为二氧化氮气体；溶液由无色变为蓝绿色，是由于生成了硝酸铜，反应方程式为：

Cu+4HNO3（浓）═══Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

用手触摸试管底部烫手，可知反应是放热的。

（2）侧泡具支试管中产生的二氧化氮跑到V形侧泡反应管的V形凹槽中，随着二氧化氮气体不断溶于蒸馏水中，生成稀硝酸，此时稀硝酸与水反应，生成硝酸铜（溶液变为蓝绿色）和一氧化氮（铜表面产生小气泡）；剩余的二氧化氮跑到V形侧泡反应管的第三个凹槽，与氢氧化钠溶液发生歧化反应，反应方程式为：

2NaOH+2NO2═══NaNO3+NaNO2+H2O

（3）横放的注射器推手往外拉，无色气体一氧化氮被吸入注射器后与其中的空气反应生成红棕色的二氧化氮气体。

七 注意事项

（1）注射器的针头不能太大，否则滴加浓硝酸速度过快，反应太剧烈，把V形侧泡反应管的V形凹槽中的液体冲到氢氧化钠溶液中，造成实验失败。

（2）微型仪器装置比较小，装药品时必须小心。

八 装置的优点

（1）该装置的气密性良好，防止NO、NO2的泄漏。

（2）该实验装置可以使铜与浓、稀硝酸反应，且用NaOH溶液吸收过量的NO2，而横着的注射器可用于检验剩余的NO。

（3）V形侧泡反应管可防止反应过快，蒸馏水可进到V形侧泡反应管的前两个凹槽中。

（4）注射器可以控制铜片与浓硝酸的反应。

（5）试验后无污染，符合绿色化学和微型实验的实验理念。

（6）常规实验污染是相当严重的，刺激性的气味使人难以忍受，而微型实验用量少，即使有所泄漏产生的危害也小，少量的尾气处理起来也很方便。

参考文献

［1］沈戮.一组微型化学实验的设计［J］. 内蒙古民族大学学报，2009（4）：100～103.

［2］王建民.苏教版高一年级上《铜与浓稀硝酸的反应》教学设计［DB/OL］.http://www.docin.com/p-919736763.html.