導(dǎo)語(yǔ)：銅與硝酸反應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：硝酸是氮的重要化合物，具有強(qiáng)氧化性，可以與銅發(fā)生反應(yīng)，但硝酸濃度不同，其反應(yīng)產(chǎn)物也不相同。為了彌補(bǔ)教材中實(shí)驗(yàn)存在的不足，可以設(shè)計(jì)銅與硝酸反應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)。微型實(shí)驗(yàn)利用銅絲在密閉試管中的升降控制反應(yīng)的發(fā)生與停止；利用大理石與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳排盡試管中的氣體，排除氧氣的干擾；利用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣處理。實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)一體化和微型化，操作簡(jiǎn)單，綠色無(wú)污染。

關(guān)鍵詞：二氧化氮；銅；硝酸；微型實(shí)驗(yàn)；綠色化學(xué)

硝酸與銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)來(lái)自人教版必修2第五章，硝酸是氮的一種重要化合物，并且具有很強(qiáng)的氧化性，當(dāng)濃度不同時(shí)，與金屬反應(yīng)的產(chǎn)物也不同。教材中的方法是通過(guò)向硝酸中插入銅絲來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，利用銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止，能有效降低實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，節(jié)約了藥品，降低了實(shí)驗(yàn)成本［1］，但該方案同時(shí)也存在以下問(wèn)題。（1）銅與硝酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如果直接將導(dǎo)管插入氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)結(jié)束后裝置中的壓強(qiáng)減小，會(huì)造成氫氧化鈉溶液倒吸，影響實(shí)驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行。（2）反應(yīng)一段時(shí)間后，濃硝酸變?yōu)橄∠跛?，產(chǎn)生一氧化氮，而一氧化氮不溶于氫氧化鈉溶液，會(huì)從氫氧化鈉溶液中逸出，造成空氣污染，危害師生健康。（3）因?yàn)榫咧г嚬苤写嬖诳諝猓谎趸獣?huì)與空氣迅速反應(yīng)轉(zhuǎn)化為紅棕色的二氧化氮，所以，無(wú)法判斷銅與稀硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物為一氧化氮［2］。為了解決教材中實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了銅與硝酸反應(yīng)的微型實(shí)驗(yàn)，不僅可以在同一裝置中進(jìn)行銅與濃硝酸、稀硝酸的反應(yīng)，進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)，還可以進(jìn)行二氧化氮溶于水和一氧化氮氧化實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)一體化，并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有污染物的泄漏，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還進(jìn)行尾氣處理，充分踐行了綠色化學(xué)理念。

1實(shí)驗(yàn)材料

具支試管、打孔膠塞、膠塞、導(dǎo)管、膠管、燒杯、干燥管、止水夾、銅絲、注射器、尼龍網(wǎng)兜、細(xì)線、甘油、濃硝酸、氫氧化鈉溶液、蒸餾水、大理石。

2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）剪一片尼龍網(wǎng)兜，把塊狀大理石包住，用細(xì)線懸掛于銅絲上。在打孔膠塞中插入下端卷成螺旋狀的銅絲和固定有網(wǎng)兜的銅絲，按照?qǐng)D1所示組裝裝置。干燥管末端浸入氫氧化鈉液面少許，防止倒吸。（2）打開(kāi)K1，K2，拉動(dòng)注射器活塞，如果干燥管內(nèi)液面上升，則說(shuō)明裝置氣密性良好。在試管中加入少量濃硝酸，將銅絲插入到濃硝酸當(dāng)中，過(guò)一段時(shí)間后，用注射器抽取3mL氣體，之后將銅絲提起，關(guān)閉K2。拔出注射器，抽取足量的水，插入膠塞中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（3）用注射器吸取蒸餾水，打開(kāi)K2，注射到試管中。把尼龍網(wǎng)包的大理石放到稀硝酸里發(fā)生反應(yīng)，如圖2所示。等整個(gè)裝置變?yōu)闊o(wú)色后，將尼龍網(wǎng)提起，關(guān)閉K1，打開(kāi)K2，把銅絲插進(jìn)稀硝酸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此時(shí)一氧化氮和二氧化碳同時(shí)排出，開(kāi)始排出的氣體用大氣球收集，后續(xù)進(jìn)行處理，如圖3所示。（4）過(guò)一段時(shí)間后用注射器收集實(shí)驗(yàn)后階段的氣體，如圖4所示。此時(shí)收集到的氣體多為一氧化氮。提起銅絲，關(guān)閉K2，拔出注射器，之后吸入空氣，插入膠塞中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后用氫氧化鈉溶液進(jìn)行尾氣處理。（5）在支管口處插入裝滿空氣的注射器，打開(kāi)K1，K2，向試管中注入空氣，用氫氧化鈉溶液吸收裝置內(nèi)的剩余氣體。

3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析

（1）將螺旋狀銅絲插入到濃硝酸當(dāng)中后，立即產(chǎn)生紅棕色氣體，說(shuō)明銅與濃硝酸反應(yīng)會(huì)生成二氧化氮。Cu+4HNO3（濃）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O。（2）先抽取3mL二氧化氮，然后抽取足量的水，使其充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，氣體剩余約1mL，說(shuō)明二氧化氮溶于水，生成硝酸和無(wú)色的一氧化氮。3NO2+H2O=NO+2HNO3。（3）大理石與稀硝酸反應(yīng)生成二氧化碳，將裝置內(nèi)的二氧化氮擠壓到氫氧化鈉溶液中，裝置變?yōu)闊o(wú)色。（4）注射器吸入空氣后，注射器內(nèi)顏色由無(wú)色迅速變?yōu)榧t棕色，證明注射器內(nèi)原有氣體為一氧化氮，說(shuō)明銅與稀硝酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生無(wú)色的一氧化氮，而一氧化氮易被氧化為二氧化氮。3Cu+8HNO3（?。?3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；2NO+O2=2NO2。

4注意事項(xiàng)

（1）在制作網(wǎng)兜時(shí)，要用線將其懸掛于銅絲上，不能使銅絲與硝酸接觸，以免在產(chǎn)生二氧化碳的過(guò)程中有銅發(fā)生反應(yīng)。（2）如果銅絲不好抽拉，則可以在銅絲上抹凡士林，插銅絲的孔略微大一些，在銅絲上抹上大量凡士林，既容易抽拉，又可以防止漏氣。5改進(jìn)意義（1）實(shí)現(xiàn)了銅與濃硝酸、稀硝酸反應(yīng)及一氧化氮氧化、二氧化氮溶于水等實(shí)驗(yàn)的一體化，裝置簡(jiǎn)單，操作方便，可以通過(guò)抽拉銅絲控制反應(yīng)的進(jìn)行。（2）用尼龍網(wǎng)兜包住大理石，插入稀硝酸中，反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)排盡裝置中的空氣，使銅和稀硝酸在無(wú)氧的環(huán)境中反應(yīng)，能夠更好地觀察一氧化氮的顏色變化，排除其他因素的影響。（3）實(shí)驗(yàn)在密閉環(huán)境中進(jìn)行，試劑微量，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的污染氣體都進(jìn)行了處理，不會(huì)對(duì)師生身體健康造成危害，培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。（4）在二氧化氮溶于水的過(guò)程中，通過(guò)注射器進(jìn)行了定量實(shí)驗(yàn)，更好地培養(yǎng)了學(xué)生的定量意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

［1］徐嘉彬，李佳，王后雄.銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)文獻(xiàn)綜述［J］.教育與裝備研究，2020（7）：35-39.

［2］伍文洪，胡志敏.銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2020（10）：28-29.

作者：朱夢(mèng)晗 張宇帆 薛桂鳳 魏珍 尚錦輝 單位：河北北方學(xué)院 河北大學(xué) 宣化區(qū)第一中學(xué)