高中化学实验创新说课稿-铜与硝酸的微型化改进实验

课程篇鲁科版高中化学《氮的循环》课中，硝酸与铜反应实验：在两支试管中各放入一小块铜片，分别加入少量稀硝酸（4mol/L）和浓硝酸（15mol/L），立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口，观察试管中发生的现象。

该实验除了探究硝酸强氧化性外，由于教材没有编排NO和NO2的性质实验，还要承担NO与氧气反应以及NO2与水反应的探究。

教材上实验在试管中进行，存在以下问题：首先，尾气处理简单，导致NO、NO2逃逸到空气中而污染环境，不适合设计成学生自主探究活动；其二，试管中有空气，无法观察到NO生成、NO 转变成NO2、NO2与水反应的现象。

笔者认为：一次成功的实验探究过程体验常常令人终身难忘，胜过教师千百次强调。

使用一次性输液袋改进该实验并设计成探究活动，具有绿色环保、便于操作、现象明显等优点。

一、实验装置一次性输液袋化学性质非常稳定，安全性、气密性、可控性均很好。

切除原有密封塞，配上4号橡皮塞和注射器可以成为硝酸与铜反应装置，实验过程中通过硝酸的量控制反应。

使用注射器可以抽干输液袋中空气，形成真空环境，从而观察到无色NO生成；也可以添加空气，观察到NO转变成红棕色NO2生成；还可以添加水，完成NO2与水反应；添加NaOH溶液把尾气处理在密闭容器中。

二、实验步骤1.铜与稀硝酸反应（1）实验操作先取少量铜片加入输液袋（110mL），用橡皮塞密封袋口，挤压输液袋检查是否漏气。

接着用空注射器抽干输液袋中空气，形成真空环境。

另取一支注射器（内装4mol/L稀硝酸），缓缓注入输液袋，观察现象。

再用空注射器注入空气，观察气体颜色变化。

实验结束后把NaOH溶液注入输液袋，震荡，观察现象。

（2）实验现象铜与稀硝酸反应可以观察到无色NO气体生成，溶液颜色由无色变为蓝色，注入空气后，NO快速与氧气反应生成红棕色气体NO2。

注入NaOH溶液尾气处理后，红棕色气体消失，输液袋变扁。

2.铜与浓硝酸反应（1）实验操作先取少量铜片加入输液袋（110mL），用橡皮塞密封袋口，挤压输液袋检查是否漏气。

铜与硝酸反应实验的研究与改进按传统方法进行铜与浓硝酸及铜与稀硝酸反应的实验，存在如下缺点：氮的氧化物逸出会污染教室里的空气，影响师生健康；铜与稀硝酸反应所产生的一氧化氮气体遇空气立即变成二氧化氮，得不到纯净无色气体。

为此，对该实验做了如下改进：(一)铜与硝酸反应实验改进方法一1、实验用品铁架台、U形管、长颈漏斗、试管、单孔塞、导管、止水夹、白纸；铜丝、浓硝酸、稀硝酸。

2、实验装置（图1）图13、实验操作（1）浓硝酸与铜反应a拨下U形管两端的塞子，向U形管中注入浓硝酸，液面距管口8mm(以能浸没即将插入铜丝为宜)，左侧插入带长颈漏斗的塞子。

b向U形管右侧迅速插入下端悬有螺旋状铜丝的塞子(导气管用止水夹夹住)，即发生剧烈反应。

反应产生的红棕色气体将U形管右侧管内酸液压入左侧长颈漏斗中，酸与铜丝分离，反应停止。

反应生成的绿色溶液、红棕色气体与白纸板形成鲜明的对照。

（2）稀硝酸与铜反应a将上述反应中的浓硝酸换为1:1.5的稀硝酸，反应较缓慢，生成蓝色溶液及无色气体。

b打开止水夹，将无色气体导入后面衬着白纸的洁净试管内，可观察到无色气体变为红棕色，然后用橡胶塞塞住试管口，以免二氧化氮扩散到空气中。

4、注意事项（1）铜丝为螺旋状(长4cm)，以增大接触面积。

（2）稀硝酸以1:1.5为最好，且不需要加热，反应lmin内即可完成。

（二）铜与硝酸反应实验改进方法二1、实验用品仪器：A、B为相同型号的具支试管和普通试管,C为20 mL塑料注射器,内装10 mL饱和氢氧化钠溶液,D为20 mL玻璃注射器,内装10 mL空气。

药品：铜丝、浓硝酸、水、饱和氢氧化钠溶液。

2、实验装置（图2）图23、操作及实验现象（1）向具支试管中加入1mL-2mL浓硝酸,当红棕色二氧化氮升至将近支管口2cm处时向上将铜丝刚好提离浓硝酸液面,此时,铜丝上沾的少许浓硝酸继续与之反应产生的二氧化氮刚好充满具支试管,立即关闭止水夹,已观察到铜与浓硝酸反应的全部现象。

铜与硝酸反应实验改进临城中学电教实验处张会军一、原实验过程及存在不足浓稀硝酸与铜的实验通常在试管中进行,由于试管里空气的存在,反应生成的无色一氧化氮气体被氧化成红棕色二氧化氮气体,影响了对实验现象的观察；同时,产生的气体排放到空气中,会严重污染环境。

二、实验改进（一）实验用品：浓硝酸1:2稀硝酸铜片蒸馏水稀NaOH注射器胶塞烧杯（二）实验装置：（三）实验原理：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O（四）铜与稀硝酸反应实验步骤1、取一体积较大的注射器（如上图）,并连接胶塞密封针头口。

打开胶塞,拔出活栓,放入5～6片铜片,并使其平放在注射器的底部，然后推进活栓。

2、将注射器口浸入蒸馏水中,抽拉活栓,吸入一定量蒸馏水，倒置注射器，排出内部气泡，并将蒸馏水尽量排净。

3、将注射器口浸入稀硝酸中,抽拉活栓,吸入20mL稀硝酸,塞上胶塞。

注射器内的稀硝酸与铜发生反应,生成的气体推动活栓不断地向外移动。

当气体体积约占注射器容积的一半时,打开胶塞,推动活栓,将混合液注入烧杯中,使反应停止进行。

塞上胶塞,观察注射器内气体和烧杯中溶液的颜色。

4、打开胶塞,抽拉活栓,吸入少量空气, 塞上胶塞，观察注射器内气体的颜色变化。

5、将注射器内气体推入氢氧化钠溶液中进行吸收。

（五）浓硝酸与铜反应实验步骤1、取一体积较大的注射器,并连接胶塞密封针头口。

打开胶塞,拔出活栓,放入少量2～3片铜片,并使其平放在注射器的底部，然后推进活栓。

2、将导管口浸入浓硝酸中,抽拉活栓,吸入5mL浓硝酸,塞上胶塞。

注射器内的浓硝酸与铜发生反应,生成的气体推动活栓不断地向外移动。

当气体体积约占注射器容积的一半时,打开胶塞,推动活栓,将混合液注入烧杯中,使反应停止进行。

塞上胶塞,观察注射器内气体和烧杯中溶液的颜色。

3、打开胶塞,抽拉活栓,吸入少量蒸馏水,塞上胶塞，将注射器上下倒转几次, 观察注射器内气体的颜色和体积变化。

《铜与硝酸反应》说课稿一、使用教材山东科学技术出版社高中化学１（必修）第三章第２节氮的循环＿铜与硝酸反应二、实验器材（一）实验仪器方案一：器材：铁架台（夹子）、胶头滴管、微型混合气体发生仪、单孔塞、玻璃弯导管、气球、皮筋、乳胶管、止水夹方案二：器材：大针筒、胶头滴管玻璃管部分、小橡胶塞一个、小烧杯一只方案三：器材：Ｕ形管一只、乳胶管、止水夹２个、玻璃导管、烧杯、单孔塞、洗耳球、（二）实验药品硝酸、铜片、蒸馏水、空气、氢氧化钠溶液三、实验创新要点1．微型化——药品用量少2．一体化——浓、稀硝酸与铜的反应；二氧化氮气体与水反应、一氧化氮转化为二氧化氮均可在一套装置完成。

3．简约化——装置简单，可操作性较强，演示实验可应用食物投影方便观察，效果明显，分组实验可行性强。

4．绿色化——节约药品，无有毒气体扩散。

四、实验设计思路鲁科版教材实验直接用试管，管口放置蘸有氢氧化钠的棉花球进行铜与硝酸反应的实验。

学生分析总结，该实验有如下不足：1.要求在通风橱中进行，对实验场所有所限制；2.有毒气体不能被很好吸收，有毒有污染；3.大量空气的存在，干扰对一氧化氮气体的观察；4.药品用量多，不节约；5.两种药品直接混合，无法控制反应。

本着克服以上不足的目的，组织学生分组自主设计实验。

装置体现微型化、一体化、简约化、绿色化的原则。

五、实验教学目标知识与技能：掌握铜与硝酸反应原理；一氧化氮与二氧化氮之间的转化；尾气处理方法。

过程与方法：通过分析讨论原实验设计的不足之处，小组合作、讨论、设计、改进实验装置。

情感态度与价值观：培养学生勤于实践、善于合作、敢于质疑、勇于创新的科学素养；使学生建立简约适度、绿色环保的意识，增强社会责任感。

六、实验教学内容1.实验目的：优化铜与硝酸反应实验2．实验原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 2NO+ O2=2NO2 3NO2+H2O= 2HNO3+NO3.实验药品：铜片、浓、稀硝酸、氢氧化钠溶液、水、空气4.实验仪器：自主设计选择5.组织形式：小组讨论、合作探究6.实验成果：画出装置图，演示实验过程七、实验教学过程（一）讨论分析教材实验的不足之处（二）小组讨论、合作探究、设计合理的具有可操作行的实验方案（三）实验方案展示，全班讨论评价（四）部分成果展示方案一图1 微型实验1将铜片放置于球泡位置，装有浓硝酸的胶头滴管在球泡的正上方，挤捏胶头滴管，滴入少量浓硝酸，发生反应，观察到红棕色气体后，挤捏另一个装水的胶头滴管，使水流入发生装置。

铜与硝酸反应实验装置改进一、使用教材人教版高中《化学必修1》第四章第四节第二课时硝酸的性质。

二、实验器材一支“T”型管、三支注射器、一根输液管（带调节器）、铁架台（带两个铁夹）、橡胶塞；一根铜丝（绕成螺旋状）、浓硝酸、蒸馏水、四氯化碳、氢氧化钠溶液。

三、实验创新要求/改进要点1．这套装置利用“T”型管的结构特点，用四氯化碳隔离铜丝，可随时控制反应的开始和停止，操作简单。

2．该装置可一次性完成铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，能清晰的观察到反应过程中的各种现象。

3．符合实验设计的绿色化原则，试剂消耗量少，增强学生的环保意识。

4．实现了一套装置多种用途的目的。

装置简图四、实验原理/实验设计思路反应原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O；3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O；2NO+O2=2NO2操作原理：倾斜“T”型管，控制铜丝与浓硝酸的反应；用四氯化碳隔离铜丝与稀硝酸，以控制反应的开始和停止；用液体将装置中的空气排出,便于观察现象。

五、实验教学目标硝酸是氮的重要化合物，也是重要的化工原料，硝酸的性质贯穿了中学化学的始终，铜与硝酸的反应是高中阶段很常见的反应，但在人教版必修Ⅰ的102页，仅给出了化学方程式，未进行演示实验，主要原因在于：铜与硝酸（尤其是浓硝酸）反应不易控制反应速率，造成药品浪费；反应产生大量有毒气体NO和NO2，会对环境造成污染；铜与稀硝酸反应生成的NO易被空气氧化，不易观察其颜色，导致学生出现认知偏差。

针对以上问题，我对铜与硝酸反应的实验装置进行改进，改进之后的装置更适合课堂教学，更易观察实验现象，同时也绿色环保。

六、实验教学内容本节课针对铜与硝酸反应的实验装置进行创新改进，用一套装置一次性完成铜与浓、稀硝酸的反应，对比观察反应现象（反应速率、反应后溶液的颜色、生成NO和NO2的颜色、NO的氧化过程），使学生在实验的基础上学习和认知。

七、实验教学过程1．组装仪器并检查装置的气密性在注射器中密封一定量的气体，关闭输液管上的控制器，推动活塞，片刻后松开，活塞仍能恢复到原来的位置，证明气密性良好。

闭合开关S ,通电一段时间后,用温度计测出煤油的末温T 3,纯净水的末温T 4㊂R 1放出的热量Q 1=I 2R 1t ,R 2放出的热量Q 2=I 2R 1t ,Q 1=Q 2㊂煤油吸收的热量为Q 1,纯净水吸收的热量Q 2,Q 吸=cmΔt 得出:c 煤油m 1(T 3-T 1)=c 水m 2(T 4-T 2)㊂水的比热容为c 水=4.2ˑ103J /(kg ㊃ħ),煤油的比热容为c 煤油=c 水m 2(T 4-T 2)m 1(T 3-T 1)㊂㊀㊀三㊁结语实验探究题并不是无源之水㊂当我们遇到困难时首先要冷静,将思维聚焦物理学科思想,找到解决物理问题的钥匙 实验原理㊁控制变量法和转换法等方法,然后发散自己的思维,综合利用所学公式和规律,寻找物理量之间的联系,最后才能顺利解答物理问题㊂一旦我们打开思维的阀门,寻找到实验探究题的命脉,不仅能提高自身的科学探究能力和科学思维品质,还能体验到 会当凌绝顶,一览众山小 的骄傲情感㊂参考文献:[1]郭玉英等著.基于学生核心素养的物理学科能力研究[M ].北京:北京师范大学出版社,2017.9.[2]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准(2011版)[S ].北京:北京师范大学出版社,2012.铜和硝酸反应的微型实验再改进谢惠春㊀李共桂㊀陈仁山摘㊀要:对文献中铜与浓㊁稀硝酸反应的微型实验进行分析和评价,结合实践,将铜和浓㊁稀硝酸反应的微型实验进行再改进,有效解决了反应进程可控㊁排除干扰㊁NO 2和NO 性质检验㊁尾气吸收等问题㊂以上改进为课堂教学提供了更加友好的解决方案㊂关键词:铜和硝酸反应;微型实验;实验再改进谢惠春,广东省广州市协和中学,讲师;李共桂,广东省广州市协和中学,助理实验师;陈仁山,广东省广州市协和中学,一级教师㊂㊀㊀一㊁实验设计背景(一)教学研究现状铜和硝酸反应 是现行人教版‘必修一㊃化学“第四章最后一节的内容[1]㊂该部分内容是落实 宏观辨识和微观探析 ㊁ 科学精神与创新意识 ㊁ 证据推理与模型认知 化学核心素养的最佳素材之一㊂课本上对该部分实验做了留白,这给老师和学生创造了探究的空间㊂但是该实验的开展情况并不乐观,老师们对该部分内容进行授课时一般采取播放实验视频和讲解为主,此举难以落实化学核心素养的养成㊂33究其原因,主要有以下几点:①实验过程不可控;②实验时会产生有害的氮氧化物气体;③铜与稀硝酸反应过慢且现象不明显㊂微型实验具有药品用量少,操作简单,反应快等优点,能有效提高课堂的效率㊂若能解决以上几个问题,改进出既适合课堂演示又能让学生参与的微型实验,则能达到一举多得的目的㊂(二)文献研究现状笔者通过查阅中国知网,收集了近3年来对该实验进行微型改进的文献㊂通过分析和比较,发现铜与硝酸反应的微型实验主要集中在于对以下几方面的改进:(1)利用U 型管改进的微型装置陈荣鑫和衷明华[2]利用U 型管作为铜与硝酸反应的容器,如图1所示㊂此装置简单,操作方便,且为密闭系统,能防止产生的氮氧化物外逸,但硝酸用量大,不能控制反应的进程,缺少气体性质检验和尾气吸收装置,且铜与稀硝酸反应时没有排除U 型管中空气的干扰,容易给学生造成误解㊂图1㊀实验装置(2)利用具支试管和V 型侧泡反应管改进的一体化装置陈柳羽和卢洁英[3]利用具支试管和V 型侧泡反应管构成浓㊁稀硝酸与铜反应的一体化装置,如图2所示㊂该装置设计新颖,集气体的性质检验㊁尾气吸收和反应进程的控制于一体,但V 型测泡反应管在中学实验室难以获得,稀硝酸浓度难以控制,也未能排除空气的干扰㊂(3)利用具支试管和U 型管改进的一体化装置郑米华[4]㊁郭旭莹等[5]和陈亚滨等[6]利用具支试管和具支U 型管构成了三套浓㊁稀硝酸图2㊀实验装置与铜反应的一体化微型装置,分别如图3㊁4㊁5所示㊂以上三套微型装置的设计都很巧妙,操作简单,并集反应进程的控制㊁氮氧化物性质检验和尾气吸收装置于一体㊂但上述三套装置仍有缺点,在做铜与稀硝酸反应时亦不能排除空气的干扰㊂图3㊀实验装置图4㊀实验装置图5㊀实验装置(4)利用具支试管和集气瓶改进的一体化装置杨香涛[7]等人利用具支试管和集气瓶构成铜与浓稀硝酸反应的一体化装置,如图6所示㊂这套装置能很好的解决反应进程㊁尾气吸收㊁NO 2和NO 性质检验等问题㊂但该装置过于复杂,实验不够微型化,课堂演示需要花费较多的时间㊂基于上述微型实验存在的不足,笔者进行43图6㊀铜与浓稀硝酸反应实验的整合了更加细致的思考㊂借鉴以上实验的优点,设计了铜和硝酸反应的微型实验装置㊂㊀㊀二㊁铜与浓㊁稀硝酸反应的微型实验改进㊀㊀(一)器材和试剂具支试管(直径1.5cm,高8cm)㊁50mL 和200mL 烧杯㊁6mL 注射器㊁针头㊁导管㊁00号胶塞㊁漏斗㊁底端绕成螺旋状的粗铜丝(直径为1.7mm)㊁6股细铜丝合并绕成螺旋状的铜丝㊀㊀㊀㊀㊀(每股直径为0.2mm)㊁15mol /L 浓硝酸㊁6mol /L 硝酸㊁6mol /L NaOH 溶液㊁5%H 2O 2㊁MnO 2㊁水㊁石蜡油㊂(二)实验装置(见图7)图7㊀浓硝酸与铜反应(三)实验步骤及现象按照图7,8a 分别连接实验装置,并检查装置的气密性㊂图8㊀稀硝酸与铜反应(a 为反应前,b 为反应时,c 为反应终止时)㊀㊀(1)浓硝酸与铜反应在图7的具支试管中加入约1mL 的浓硝酸,烧杯中加入10mL 6mol /L NaOH 溶液,注射器中装入5mL 水㊂将粗铜丝插入液面以下(因浓硝酸与铜反应比较剧烈,故本实验采用的是粗铜丝)㊂可观察到Cu 与浓硝酸迅速反应,生成大量的红棕色气体(NO 2),溶液由无色变为蓝色㊂此时立即向上拉铜丝使其脱离液面,并注射适量水,以上操作既终止了反应又能清晰的看到红棕色气体颜色逐渐褪去㊂由于具支试管中压强减小,还可以观察到烧杯中的浓氢氧化钠溶液倒吸入具支试管中㊂(2)稀硝酸与铜反应如图8a,在具支试管中加入6mol /L 稀硝酸和少量石蜡油,通过调节漏斗的高度使液体充满具支试管,塞上底部固定了细铜丝的胶塞(因稀硝酸与铜反应较缓慢,该实验采用的是由6股细铜丝合并绕成螺旋状的铜丝)㊂将具支试管倒立(如图8b),反应开始㊂可以观察到细铜丝表面有大量无色气体产生,试管中的溶液逐渐变为蓝色,同时具支试管中的液体排入漏斗中㊂2min 后,具支试管底部收集到约2mL 的无色气体,通过注射器注入收集好的O 2,可观察到无色气体逐渐变成红棕色㊂将具支试管倒转(如图8c),同时将漏斗倒扣在装有氢氧化钠溶液的烧杯中,铜丝与石蜡油接触,反应终止㊂53(四)实验结果与讨论(1)铜与浓硝酸反应装置简单,现象明显,不仅能控制反应的进程,还能集二氧化氮的性质检验和尾气吸收实验于一体㊂(2)铜与稀硝酸反应稀硝酸与铜的反应的改进:①在具支试管中加入少量的石蜡油能有效的隔离铜丝和稀硝酸接触,只需调整具支试管的位置便能控制反应的发生和终止;②利用了连通器原理来调节液面的高度,从而达到排除空气干扰的目的;③向收集了无色气体的具支试管中注入O2,无色气体转化为红棕色气体现象更加明显;④漏斗和具支试管相连不仅起到连通器调节液面的作用,在实验结束尾气处理时还起到了防倒吸的作用㊂笔者在选择有机溶剂时,借鉴了王宇浩[8]的 借助有机溶剂的铜与硝酸反应实验创新设计 ,该文中采用了苯作为有机溶剂加入硝酸的上方,溶解部分NO2㊁NO,防止外逸㊂但考虑到苯也有一定的毒性和挥发性,因此不予采用㊂本研究先后尝试了有机溶剂中密度比水小且无毒性的乙酸乙酯㊁椰子油㊁石蜡油㊂采用乙酸乙酯作为有机溶剂加入时,向收集了无色气体的具支试管中注入O2,几乎观察不到红棕色气体的产生,有可能是乙酸乙酯溶解了生成的红棕色气体(NO2)㊂使用椰子油作有机溶剂加入时,椰子油本身的颜色偏淡黄色,会影响红棕色气体的观察㊂而采用石蜡油时,则不受影响,故选择了石蜡油作为有机溶剂加入稀硝酸中㊂向收集了无色气体的具支试管中注入空气,现象不明显,改成注入O2,无色气体变为红棕色的现象则要明显得多㊂㊀㊀三㊁实验改进后的优点①装置简单㊂所需仪器普通且微型化,易于组装,适合老师课堂演示和学生参与㊂②反应可控㊂铜与浓㊁稀硝酸的反应均能随时控制反应的发生和停止㊂③现象明显㊂铜与浓稀硝酸应均能清晰观察到生成气体的颜色,并成功的进行无色气体和红棕色气体的性质检验㊂④实验更加严谨㊂铜与稀硝酸反应巧妙的利用连通器原理排除空气的干扰,使实验更加严谨㊂⑤绿色环保㊂尾气处理装置能将产生的氮氧化物除去,减少对环境的危害㊂⑥实验高效㊂4min左右能完成两个实验,为落实化学核心素养提供了素材和时间保障㊂㊀㊀四㊁实验注意事项①铜与浓硝酸反应的实验中,插入粗铜丝前,先用注射器大针头扎入胶塞,通过推拉注射器将胶塞粒冲出以减少抽拉铜丝的阻力,或者在粗铜丝上涂抹凡士林以减少阻力㊂②铜与稀硝酸反应时,则要注意利用连通器调节具支试管中的液体高度,使其充满具支试管再塞上带有细铜丝的胶塞,避免空气造成干扰㊂③无色气体的检验,用注射器注入的是O2,而不是空气,实验现象更明显㊂④铜与稀硝酸反应不加有机溶剂石蜡油也能完成实验,但无色气体转化成红棕色气体后溶于稀硝酸中,颜色很快褪去㊂若加了石蜡油,红棕色气体的颜色则能保持较长的时间㊂参考文献:[1]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书.化学1 (必修)[M].北京:人民教育出版社,2007:102.[2]陈荣鑫,衷明华.铜与浓㊁稀硝酸反应微型实验设计[J].中学化学教学参考,2016,(20):55. [3]陈柳羽,卢洁英.铜与浓㊁稀硝酸微型实验一体化设计[J].江西化工,2017,(6):204.[4]郑米华,衷明华.铜与浓硝酸㊁稀硝酸的微型实验改进[J].中学化学教学参考,2017,(8):52.[5]郭旭莹,罗正飞,潘慧.铜与浓㊁稀硝酸反应实验装置的探究[J].中学化学教学参考,2019,(16): 53.[6]陈亚滨,衷明华.铜与浓㊁稀硝酸反应微型实验改进[J].中学化学教学参考,2018,(6):70. [7]杨香涛,阮方来.铜与浓㊁稀硝酸反应实验的整合设计[J].化学教学,2019,(10):70-72. [8]王宇浩.借助有机溶剂的铜与硝酸反应实验创新设计[J].中小学实验与装备,2017,27(5):43.63。

硝酸与铜反应的实验改进
一、设计思路
硝酸与铜的反应是普通高中课程标准实验教科书化学1中的重要实验，对该实验进行合理改进不仅可以帮助学生理解硝酸的性质，更有利于培养学生的创新能力和环保意识。

通过对几种方案进行比较，可以培养学生的问题意识和质疑能力，增强思维的严谨性，亲身体验实验探究的艰辛和乐趣，激发学生学习化学的兴趣。

二、实验创新
1．仪器创新：将浓、稀硝酸分别与铜的反应进行对比实验，采用易得的材料输液袋进行气体的制取、收集及性质的检验。

2．方法创新：避免了麻烦的气密性检验，排除了空气对NO的干扰，反应可控制，节约试剂，同时完成2个实验。

对比实验可以增强实验的效果，加深学生的印象。

三、实验步骤
1．将输液袋内的液体抽出后，塞入适量的铜丝。

2．用注射器往其中一侧加入约5mL6mol/L的稀硝酸，可以用温水浴加热以加快反应速率。

3．另取约2mL10mol/L的浓硝酸加入另一侧袋内。

4．约3min后在稀硝酸一侧注入20mL空气，浓硝酸一侧注入10mL蒸馏水。

四、小结
通过实验探究和方案设计的选择与优化过程，帮助学生构建硝酸的强氧化性，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力。

改进后的实验方案具有操作简单、现象明显、减少污染等优点，既适合课堂演示实验也可用于学生分组实验。

1。

铜与硝酸反应实验装置改进说课稿一、使用教材人教版高中《化学必修1》第四章第四节第二课时硝酸的性质。

二、实验器材一支“T”型管、三支注射器、一根输液管（带调节器）、铁架台（带两个铁夹）、橡胶塞；一根铜丝（绕成螺旋状）、浓硝酸、蒸馏水、四氯化碳、氢氧化钠溶液。

三、实验创新要求/改进要点1．这套装置利用“T”型管的结构特点，用四氯化碳隔离铜丝，可随时控制反应的开始和停止，操作简单。

2．该装置可一次性完成铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，能清晰的观察到反应过程中的各种现象。

3．符合实验设计的绿色化原则，试剂消耗量少，增强学生的环保意识。

4．实现了一套装置多种用途的目的。

装置简图四、实验原理/实验设计思路反应原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O；3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O；2NO+O2=2NO2操作原理：倾斜“T”型管，控制铜丝与浓硝酸的反应；用四氯化碳隔离铜丝与稀硝酸，以控制反应的开始和停止；用液体将装置中的空气排出,便于观察现象。

五、实验教学目标硝酸是氮的重要化合物，也是重要的化工原料，硝酸的性质贯穿了中学化学的始终，铜与硝酸的反应是高中阶段很常见的反应，但在人教版必修Ⅰ的102页，仅给出了化学方程式，未进行演示实验，主要原因在于：铜与硝酸（尤其是浓硝酸）反应不易控制反应速率，造成药品浪费；反应产生大量有毒气体NO和NO2，会对环境造成污染；铜与稀硝酸反应生成的NO易被空气氧化，不易观察其颜色，导致学生出现认知偏差。

针对以上问题，我对铜与硝酸反应的实验装置进行改进，改进之后的装置更适合课堂教学，更易观察实验现象，同时也绿色环保。

六、实验教学内容本节课针对铜与硝酸反应的实验装置进行创新改进，用一套装置一次性完成铜与浓、稀硝酸的反应，对比观察反应现象（反应速率、反应后溶液的颜色、生成NO和NO2的颜色、NO的氧化过程），使学生在实验的基础上学习和认知。

《铜和硝酸反应实验装置的改进》说课稿一、使用教材鲁科版（山东科学技术出版社）高中《化学必修1》第三章第二节二、实验器材注射器，橡胶塞，浓硝酸，稀硝酸，铜片，蒸馏水，氢氧化钠溶液，烧杯等三、实验改进要点铜与浓稀硝酸反应是高中重点掌握的两个化学反应，鲁科版教材将铜与浓稀硝酸的反应在试管内进行可以观察到铜与不同浓度硝酸反应的剧烈程度，也能看到而这生成气体颜色的不同，蘸氢氧化钠的棉花能够防止毒气外溢，这是这套实验装置的优点。

不足之处在于，一方面试管内有残留的空气，导致铜与稀硝酸反应生成无色NO的现象不够明显；另一方面蘸氢氧化钠的棉花放在试管口动作要快，否则有毒气体外溢，造成污染。

因此实验改进的重点一是提高铜与稀硝酸反应的可观察性，另一方面是避免反应所造成的环境污染。

四、实验设计思路课堂上经过学生们的认真思考和积极讨论，最终形成了两种改进思路：和NO，进一步(1)还用教材中的实验装置，在做完铜与硝酸的反应后，吸收NO2观察气体颜色。

(2)不用教材中的实验装置，重新设计一套装置，做铜与浓稀硝酸反应的实验。

五、教学目标知识与技能目标：通过观察实验，掌握硝酸与金属反应的性质。

过程与方法目标：通过小组合作设计实验、分析实验、操作实验，培养学生的动手能力和严谨求实的学习态度。

情感态度与价值观目标：小组合作有利于培养学生之间团结合作的精神，自主探究则有利于提高他们的自我效能感。

教学重，难点：铜与硝酸反应的实验设计与实验评价六、课前准备1.教师的准备本节课是有关教材实验的改进与新设计，考虑到学生思维的开放性,课前备课时已花了大量时间“备学生”。

2.学生的准备为了让学生有个好的心理准备，以及课堂时间的限制，在前一节课就要求学生做好本节课的预习工作，并提出一个思考问题：教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置有何优点和不足之处。

3.教学用具的准备考虑到本节课实验仪器与实验药品的不确定性，因此在化学实验室里进行授课。

七、教学过程1、问题情景的创设在上节课要求同学们课后预习教材中“硝酸的性质”这部分内容，还留了一个思考题：你认为教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置有何优点和不足之处。

铜与浓稀硝酸反应实验装置改进方案
新教材中硝酸的氧化性实验存在的缺点，针对演示实验中存在的缺点，从环保、实效、实验的严密性角度和操作程度对此实验进行改进。

装置如图
稀硝酸与铜反应的实验
操作要点：在医用注射器的小针筒中事先放入少量的铜丝，慢慢地吸入适量的稀HNO 3(如图①)，用橡胶塞封住针筒，使铜丝与稀硝酸在无氧且密封的环境下反应(如图②)。

待观察到有明显的无色气体产生后(如图③)，拔去橡胶塞，向外拉动活塞吸入少量的空气，这时可观察到无色的气体变成了红棕色。

点评：该装置重点是设法使Cu 与稀HNO 3在无氧的条件下反应。

这种设计上的优点还在于所用的装置材料来源于生活，操作方便，所消耗的药品也少，完全达到了微型实验的要求
浓硝酸与铜反应的实验
装置如上图
在一支注射器预先放入一片铜片（此反应较剧烈，故改用铜片），再用针筒吸入浓硝酸，倒放，排去里面的空气，用小橡皮塞将针筒嘴密封(如图②)。

可观察到铜片与浓硝酸反应剧烈，产生红棕色气体 ，溶液变绿色，针筒活塞向下移动。

实验后废液处理
针筒嘴向下，将反应后的废液（废气不排出）排入盛有Na 2CO 3溶液的烧杯中，吸入空气和NaOH 溶液，塞紧橡皮塞，充分振荡，使废气被吸收。

总体实验评析
1.实验过程无NO 2、NO 气体排放，避免产生空气污染，实验微型化。

2.改用细铜丝与稀硝酸反应较快，缩短演示实验的时间。

3.稀硝酸与铜反应生成的气体无色，具说服力。

4.同时验证了NO 易被空气中的O 2氧化和NO 2能与水发生反应。

HNO 3
① Cu 丝 ②
处
③
处
NO
图。

最新精选全文完整版（可编辑修改）《铜与硝酸反应》说课稿一、使用教材山东科学技术出版社高中化学１（必修）第三章第２节氮的循环＿铜与硝酸反应二、实验器材（一）实验仪器方案一：器材：铁架台（夹子）、胶头滴管、微型混合气体发生仪、单孔塞、玻璃弯导管、气球、皮筋、乳胶管、止水夹方案二：器材：大针筒、胶头滴管玻璃管部分、小橡胶塞一个、小烧杯一只方案三：器材：Ｕ形管一只、乳胶管、止水夹２个、玻璃导管、烧杯、单孔塞、洗耳球、（二）实验药品硝酸、铜片、蒸馏水、空气、氢氧化钠溶液三、实验创新要点1．微型化——药品用量少2．一体化——浓、稀硝酸与铜的反应；二氧化氮气体与水反应、一氧化氮转化为二氧化氮均可在一套装置完成。

3．简约化——装置简单，可操作性较强，演示实验可应用食物投影方便观察，效果明显，分组实验可行性强。

4．绿色化——节约药品，无有毒气体扩散。

四、实验设计思路鲁科版教材实验直接用试管，管口放置蘸有氢氧化钠的棉花球进行铜与硝酸反应的实验。

学生分析总结，该实验有如下不足：1.要求在通风橱中进行，对实验场所有所限制；2.有毒气体不能被很好吸收，有毒有污染；3.大量空气的存在，干扰对一氧化氮气体的观察；4.药品用量多，不节约；5.两种药品直接混合，无法控制反应。

本着克服以上不足的目的，组织学生分组自主设计实验。

装置体现微型化、一体化、简约化、绿色化的原则。

五、实验教学目标知识与技能：掌握铜与硝酸反应原理；一氧化氮与二氧化氮之间的转化；尾气处理方法。

过程与方法：通过分析讨论原实验设计的不足之处，小组合作、讨论、设计、改进实验装置。

情感态度与价值观：培养学生勤于实践、善于合作、敢于质疑、勇于创新的科学素养；使学生建立简约适度、绿色环保的意识，增强社会责任感。

六、实验教学内容1.实验目的：优化铜与硝酸反应实验2．实验原理：Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 2NO+ O2=2NO2 3NO2+H2O= 2HNO3+NO3.实验药品：铜片、浓、稀硝酸、氢氧化钠溶液、水、空气4.实验仪器：自主设计选择5.组织形式：小组讨论、合作探究6.实验成果：画出装置图，演示实验过程七、实验教学过程（一）讨论分析教材实验的不足之处（二）小组讨论、合作探究、设计合理的具有可操作行的实验方案（三）实验方案展示，全班讨论评价（四）部分成果展示方案一图1 微型实验1将铜片放置于球泡位置，装有浓硝酸的胶头滴管在球泡的正上方，挤捏胶头滴管，滴入少量浓硝酸，发生反应，观察到红棕色气体后，挤捏另一个装水的胶头滴管，使水流入发生装置。

《铜和硝酸反应微型化和绿色化改进》说课稿一、使用教材人教版高中《化学必修1》第四章第4节。

二、实验器材（自制教具）1. 仪器：注射器4支（2支5mL、1支2.5mL、1支10mL）、输液管三通阀1个、小号橡胶塞1个、输液管2段（15cm和1 cm，1cm输液管用于连接注射器d和三通阀）、粗针头1个（截断下端恰好漏出胶塞）、输液管转接头1个（用于连接注射器b上针头与长输液管）、50mL小烧杯1个。

2. 药品：铜丝团（小于2.5mL注射器的直径）、单根铜丝（4cm）、浓硝酸、1:3硝酸、浓NaOH溶液。

3. 实验装置及各部分仪器的功能（1）实验装置见图1。

图1 实验装置图图2 三通阀图3 空气吹出NO2（2）各部分仪器的功能注射器a：5mL，安全缓冲作用。

注射器b：2.5mL，①铜丝团和稀硝酸的反应场所；②铜丝和浓硝酸的反应场所，以及观察反应后Cu(NO3)2混合液由绿变蓝的场所。

注射器c：5mL，①浓NaOH溶液，用于吸收铜和稀硝酸的反应尾气；②空注射器，用于储存铜和浓硝酸反应后混合溶液。

注射器d：10mL，①铜和稀硝酸反应停止后储存反应混合液；②铜和浓硝酸反应用于鼓入空气。

三通阀：关闭箭头指向哪个口，则该口关闭，其余口之间相互连通。

三、实验创新要求/改进要点利用注射器和输液管三通阀对铜和稀(浓)硝酸反应的实验装置进行微型化和绿色化改进，减少了药品用量和有毒产物的产量，在3分钟内完成铜与稀硝酸反应、NO转化为NO2及尾气处理的全部实验，在3分钟内也可完成铜与浓硝酸反应、能清晰便捷观察到溶有NO2的Cu(NO3)2混合溶液变蓝，能连续、多次重复发生和停止实验，让学生在安全无毒的实验中亲身获得含氮化合物间的转化的事实证据。

四、实验原理/实验设计思路首先预测硝酸的性质，然后从实验获得直观证据，再根据实验现象（包括异常现象）展开分析讨论，学习硝酸的性质。

本实验为含氮化合物间的转化提供了比较完整的事实证据。

化学创新实验：铜与稀硝酸反应实验装置的改进一、实验名称铜与稀硝酸反应实验装置的改进二、实验目的铜与稀硝酸反应的实验，一直是中学化学演示实验中比较难做的实验之一。

通过对这一实验研究，为了发挥该实验的最大效用，有效节约药品，特设计了一套微型化实验装置，三、实验仪器及试剂实验仪器：大试管、注射器、玻璃导管、胶头滴管、带孔橡胶塞。

实验试剂：稀硝酸、铜丝、碳酸钠、氧气四、实验仪器装置图及仪器的组装说明可抽动铜丝五、实验操作部分1、向试管中加入适量的Na2CO3固体,按照上图所示连接好装置。

2、轻轻挤压胶头滴管，加入稀硝酸适当过量（该实验步骤的目的为排出大试管中的空气）。

3、反应完全后，将右边玻璃导管插入试管内接近液面上方1cm处。

4、将铜丝插入到溶液中。

若过程中铜丝不再溶解，可再挤压胶头滴管加入稀硝酸少许。

（2，3，4三步可在大试管中得到气体NO）5、反应一会以后，抽动铜丝，使铜丝与液面脱离，将注射器中的O2推入大试管少许，观察现象。

6、轻轻震荡试管，观察实验现象。

7、步骤5,6可以重复，可以反复重现实验现象。

8、观察试管中水溶液颜色。

六、装置改进的意义1、材料简单易得，操作简单方便，实验现象明显。

2、药品用量少，仪器拆装方便，符合微型化学实验要求。

3、杜绝NO、NO2污染物的排放,可以尽可能减少实验药品的用量。

4、可以根据授课的需要控制实验的节奏，随开随用，随关随停。

5、可以发挥实验信息的最大化。

从这一个实验学生就可以掌握以下几个反应。

8HNO3(稀)+3Cu===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O2NO+O2===2NO23NO2+H2O===2HNO3+NO6、该装置也可以做铜与浓硝酸反应的实验。

铜与稀硝酸反应的实验改进方案成员：王妮妮刘琼霞张森郑通秀张嘉勇龙刚李朝勇石娟娟1、实验分析铜与稀硝酸发生反应的反应方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。

从理论上讲，实验现象应为生成无色气体，在试管口遇到空气后变为红棕色。

但传统的铜与稀硝酸反应实验直接在试管中进行，实验操作中气体往往在液面上就变色，即使可用排水法收集到无色的NO，也无说服力，因为NO气体有可能由NO2与H2O反应生成的。

实验现象与理论无法吻合，给教学带来负面影响。

因此必须对这一实验进行必要的研究，提出改进措施。

2．原实验存在的问题高中现行教科书关于铜与浓、稀硝酸反应的实验中存在的主要问题是：由于铜与浓硝酸反应的速率较快，致使教师来不及罩上塑料袋而导致生成的二氧化氮气体外逸，污染环境。

即使能够罩上，在罩的过程中也会手忙脚乱，学生的注意力会集中在教师怎样罩塑料袋，而忽视了试管中的反应现象，使实验失去了作用。

3、研究目的与要求（1）改进后的实验必须达到以下要求：节约药品、操作简便、现象明显、没有污染。

（2）通过对“稀硝酸氧化性实验的改进”这一研究，提高创新意识和动手解决实际问题的能力。

4、实验方案实验步骤(1)如图2，在注射器中放三小块铜片，将注射器活塞推到底部。

(2)将输液管插入预热过的稀硝酸中，吸入20mL硝酸后，关闭输液管夹，然后将输液管下端放入盛有4mol／L氢氧化钠溶液的烧杯中(注：在实验进行过程中要慢慢地将注射器向上拉出，因摩擦力的存在，反应过程中产生的气体不容易使活塞向上运动)。

(3)待反应停止后，打开输液管夹，将注射器中的溶液全部排入烧杯中(气体不要排出)，然后将输液管下端移出液面，吸入约2倍NO体积的空气。

实验现象铜与稀硝酸反应较慢，铜片周围产生小气泡，有无色气体生成，溶液逐渐变为蓝色：当注射器中溶液排入烧杯时，有蓝色沉淀生成：注射器吸入空气后，无色气体变为红棕色。

实验评价本实验反应在缺氧条件下进行，能观察到NO的“庐山真面目”——无色气体：实验中没有向空气中排放有毒气体，避免了空气受到污染：器材简单、操作方便、现象明显。

《铜与硝酸的微型化改进实验》说课稿各位评委老师好：我说课的题目是《铜与硝酸的微型化改进实验》，我将从教材分析、创新理念、实验目标、实验重、难点、实验内容与过程设计、教学反思六个角度进行说课。

一、教材分析对于硝酸课标中要求通过实验了解氮及其重要化合物的主要性质，同时它也是氧化还原反应、离子反应这些理论具体运用的重要载体，同时也是非金属元素化合物的重要组成部分，硝酸作为高中阶段学习的的三大强酸之一，它的特性氧化性是反射学生要掌握的化学核心知识。

而在不同的教材中对本节课的处理各有优缺点，我们学校使用的是人教版，它位于人教版必修1第四章第四节，且在人教版书上并没有设计演示实验，这不利于学生对知识的理解以及学生综合素质发展，而在苏教版教材中认为反应生成的一氧化氮是铜与稀硝酸反应生成的，缺乏说服力，鲁教版教材中有有毒气体外溢到空气中，污染环境，对环保意识不能起到重视。

综合以上的优缺点，教师需引导学生大胆尝试、改进实验、让学生从中领会科学的魅力、培养他们创新的能力、通过化学方法对环境进行保护的意识。

二、创新理念本节课我会带领着学生一起分析鲁教版、苏教版实验设计，取长补短、让学生在教师给定的实验药品及仪器中进行自主选择，改进课堂演示实验，最后在教师的启发下设计实验，培养学生的创新精神，实验设计的重点在于仪器的选择及药品的用量，让学生从绿色节俭，可持续发展的理念入手，仪器要简单、药品量要少；对与一氧化氮、二氧化氮它的毒性的畏惧感造成教师一演示实验，学生就捂鼻子逃避，降低了该实验的教学功能，那么我会抓住这一弱点，把危险的变成友好的，从而让学生认识到有毒气体、有毒化学实验的可控性；在日常的教学中铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮马上被空气氧化生成二氧化氮，造成现象不明显，通过本节课的改进，可以避开这些传统教学的不足，让学生能更好的看到实验的现象，更有说服力。

通过本节实验的改进可达到这样的目的：让学生认识到创新的真正意义在于简单化、环境友好化、易懂化，而非单单改变，改变并非创新。