铜与浓稀硝酸反应的连续实验设计

铜与浓、稀硝酸反应实验创新设计
铜与浓硝酸反应实验是初中物理课程的重要内容，在此实验中，着重考察反应的产物，以便观察反应强度。

此次实验通过改进原有的设计，提出了一种创新的实验模式，以应对多变的物理环境。

实验来源于初中物理教材，实验目的是研究铜与浓硝酸的反应情况，检测实验现象。

主要观测指标为反应前后铜粒间距，以及反应前后铜粒大小的变化。

本次实验发展了一种创新的环境，采用了多变的反应体系。

实验室准备了具有不同硝酸浓度的试剂，分别观察不同硝酸浓度下铜与浓硝酸反应的专业性，以及铜粒大小及距离变化，并及时记录各项变化数据，以便对实验结果进行分析和研究。

借鉴前人经验，本次实验利用熟悉的基本设施，如化学容器，橡胶球等，结合科学性施工，使得实验体系更加完善而条理化，以更好地模拟实际反应场景，使实验结果更加可靠准确。

以上就是关于铜与浓硝酸反应实验的创新设计，其设计了完善的实验装置，能更好地模拟反应场景，并让实验结果更准确准确。

此次实验，可以为中学生提供更直观准确的理解，使之更好地掌握铜与浓硝酸反应的内涵，为学习物理学习奠定基础。

浓、稀硝酸与铜反应实验创新关键词：硝酸氧化性氮氧化物转化尾气处理内容摘要：铜与硝酸的反应是体现硝酸性质的重点实验。

铜与浓稀硝酸实验主要是探究硝酸的性质，灵活性强，可挖掘价值大，是培养学生综合实验能力的契机，通过老师的实验创新，增强学生探索学习积极性，使新课程理论与实践的反思相结合，体现了化学学科的核心素养。

本节内容选自人教版高中化学《必修一》第四章、第四节（氨、硝酸、硫酸）人教版化学必修1教材将铜与硝酸的反应放在学习了氮的氧化物和氨之后，将硫酸和硝酸的氧化性放在一起学习。

学生在初中已经对硝酸的性质有了部分了解，具备了化学实验基本技能，思维活跃，探究的意识很强烈，对化学实验充满好奇心。

但综合实验能力较为薄弱。

硝酸的性质是元素化合物部分的重点内容，考纲要求掌握主要性质及其应用。

对于实验能力，考纲要求能设计实验方案、正确选用实验装置、掌握控制条件的方法，预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论，评价或改进实验方案。

铜与硝酸的反应是体现硝酸性质的重点实验。

教材通过实验探究硝酸的性质，灵活性强，可挖掘价值大，是培养学生综合实验能力的契机。

增强学生探索学习积极性。

采用探究式教学方法，使新课程理论与实践的反思相结合，体现了化学学科的核心素养。

一、浓硝酸与铜反应实验创新如下本实验的创新设计思路：1、在实验中用铜粉与浓硝酸反应，以减少整个实验完成的时间；2、用棉花蘸浓NaOH溶液来处理尾气，体现了绿色化学的观点；3、既能观察到NO2与水反应引起的倒吸现象，还能观察到生成的Cu(NO3)2溶液被稀释过程中由绿色变为蓝色的过程，三个实验一气呵成，让学生在开放与和谐的氛围中，体验实践与创新的乐趣。

实验原理：1.浓硝酸与铜反应Cu+ 4HNO3 = Cu(NO3)2+ 2NO2+ 2H2O2. 3NO2 + H2O = 2HNO3+ NONO2与水反应导致装置中压强减小，引起倒吸。

3.尾气的处理：2NO2 + 2NaOH = NaNO3+ NaNO2+ H2O4.Cu(NO3)2溶液由绿色变为蓝色开始的绿色实际是Cu(H2O)62+的蓝色与溶解NO2的红棕色叠加的结果。

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。

浓、稀硝酸与铜反应的综合实验设计
一、实验目的
1. 了解硝酸与铜产生的反应特性。

2. 分析硝酸与铜反应分子间机理与反应机理。

3. 探索硝酸与铜反应的温湿 id平衡。

二、实验原理
普通硝酸是由氮硝化合物的混合溶剂而成的酸性溶液，氮硝化合物的强度由溶剂的种类和浓度而定。

铜与硝酸具有很强的化学反应性，当硝酸中的氮硝化物吸取的氮原子被铜离子形成的离子开裂时，铜离子就会与酸原子发生反应、形成铜硝酸盐，如Cu(NO3)2、Cu(NO2)2和Cu(OH)2，由此释放出大量的热量，因此能够自发发生焰反应，也能发生化学反应。

三、实验设计
1.准备硝酸和铜实验管
准备一定浓度的硝酸（如0.1mol/L）和一定的细的铜粉放入实验管中，实验管封口并放入等离子体电离室中（可设置不同的温湿度），监测系统中铜粉在硝酸中的化学反应过程。

2.测定硝酸和铜反应放热热值
反应乙烯与铜反应过程中释放的热能，计算其放热热值和活化能，以表征硝酸和铜反应放热机制。

3.探究不同温湿度条件下硝酸和铜反应的稳定性
变更上述实验管的温度和湿度，观测硝酸和铜反应放热的稳定性，研究不同温湿度条件下硝酸和铜反应的变化情况。

四、个人认为
本次实验旨在探索硝酸和铜反应的特性，了解反应机理，分析温湿度对其反应变化的影响，将对未来类似实验有指示意义。

另外，实验主体硝酸和铜是日常生活中不可或缺的物质，实验分析的结果也有助于我们更好的理解物质的本质特征。

本文为自本人珍藏版权所有仅供参考本文为本人珍藏，有较高的使用、参考、借鉴价值！！本文为本人珍藏，有较高的使用、参考、借鉴价值！！铜与稀硝酸反应实验设计案例分析嵊州市长乐中学：唐新民一、主题与背景化学学科的形成和发展，起源于实验，又依赖于实验。

以实验为基础是化学教学的基本特征。

化学实验对激发学生学习兴趣，启迪学生思维，培养科学方法和创新精神均能产生积极有效的作用。

因此，我认为，在化学教学中必须发挥学科的优势——实验，通过化学实验，让学生去“观”，由“观”生“趣”，由“趣”激“疑”，由“疑”导“想”，由“想”得“知”。

这样既能打好基础知识，又开发学生智力，培养学生的综合能力。

为了有效地培养学生各项综合能力，在平时的教学中我钻研教材、及时挖掘教材中潜在的内容，如铜与稀硝酸的反应是人教版高二化学课本第一章第三节《硝酸》中的内容，实验装置如图1-1所示。

其目的是为了说明稀硝酸有强氧化性及稀硝酸的还原产物是NO气体。

上课时我按课本装置做演示实验，结果学生观察到的是红棕色的气体，无法说明其还原产物为无色的NO气体，上课时我只能向同学解释，这是由于生成的NO遇空气中氧气生成NO2气体。

虽然学生也能接受，知识点是落实了，但课后我总觉得该块内容教学中，虽然学生知道了结果，但由于实验现象与理论反应无法吻合，根本就没有发挥化学实验教学的作用，反而给教学工作带来负面影响。

因此须对这一实验进行必要的改进。

课后我思考存在的几个问题：（1）在实验开始前试管中就有大量空气，所以反应所产生的NO会马上被氧化成NO2，对观察无色的NO气体产生严重的干扰。

（2）实验中怎样避免产生的NO与空气接触，有几种方法可以实现。

（3）实验完毕后，无法使反应立即停止，NO过多会向空气中逸散，污染空气，损害师生身体健康。

怎样将该实验改进成一个既简单又环保的装置呢？以上几个问题，在教学中一直困扰着我，为此，我查阅了大量资料，并于2004年在高三（6）、（7）、（12）班实验复习教学中作了大胆尝试，实验效果明显，学生反映良好。

硝酸与铜的反应实验实验目的：观察硝酸与铜的反应产物，并了解反应过程。

实验器材：1. 试管2. 铜片3. 硝酸溶液（浓度为2M）4. 漏斗5. 火焰（酒精灯或煤气灯）6. 密集器实验步骤：1. 取一个试管，并倾斜放置于试管架上。

2. 在试管中加入适量硝酸溶液，注意不要超过试管的一半容积。

3. 用镊子夹取一片铜片，将其小心地放入试管中。

4. 观察试管中的反应。

实验结果：硝酸为强氧化剂，铜为较容易被氧化的金属。

当硝酸与铜发生反应时，铜会被氧化，而硝酸则会被还原。

实验结果如下：1. 硝酸与铜发生反应后，试管中的液体会发生颜色变化，从透明变为蓝色或绿色。

这是因为反应产物中生成了硝酸铜溶液。

反应方程式：Cu + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O + NO↑解释：铜与硝酸反应会生成硝酸铜溶液，同时生成水和一氧化氮气体。

安全注意事项：1. 在进行实验前，戴上实验手套和护目镜，确保个人安全。

2. 实验室中进行反应时要保持通风良好，以避免吸入有害气体。

3. 硝酸是一种腐蚀性液体，接触皮肤或眼睛会造成伤害，使用时应小心。

实验小结：通过这个实验，我们可以观察到硝酸与铜的反应过程，并了解到铜在强氧化剂的作用下可以被氧化。

同时，我们注意到安全问题在实验中的重要性，保护自己的安全至关重要。

这个实验不仅有助于加深我们对硝酸与铜反应的理解，同时也提醒我们在进行实验时应保持谨慎，确保实验过程安全顺利进行。

注意：以上内容为实验结果展示和相关知识解释，并非真实的实验操作步骤。

在进行实验时，请遵循实验室的相关规定和操作指南，确保实验操作的正确性和安全性。

铜与浓、稀硝酸反应一体化微型实验设计作者：蔡奕红衷明华来源：《中学教学参考·中旬》 2013年第11期广东潮州市韩山师范学院化学系（521041）蔡奕红衷明华铜与浓、稀硝酸反应的实验在普通高中化学必修1中占据非常重要的地位。

通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以直观地了解硝酸的强氧化性。

在常规实验过程中，浓硝酸与铜反应非常剧烈，会在短时间内快速产生大量二氧化氮，因此实验危险系数高，反应过程不易控制，且反应产生的尾气污染环境。

微型化学实验是使用微型化的仪器装置进行的化学实验，其化学试剂用量虽然只为常规实验用量的几十分之一甚至几千分之一，但其实验效果可以达到精确、安全、方便和防止污染环境等目的，在中学化学课堂教学中有较强的操作性和很好的教学效果。

笔者利用微型化学仪器对铜与浓、稀硝酸反应进行一体化实验设计，希望能达到更好的实验效果。

一、实验原理铜与浓硝酸反应生成NO2气体，用蒸馏水吸收形成稀硝酸，生成的稀硝酸与铜反应生成NO 气体。

其实验反应原理是：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO↑3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O2NO+O2=2NO2二、实验设计1.实验仪器及药品（1）仪器：微型操作台一套、注射器、具支U形管、V形侧泡反应管、小烧杯、止水夹、漏斗。

（2）药品：铜片、铜丝、浓硝酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液。

2.实验装置图（略去微型操作台装置部分）3.实验步骤及实验现象（1）组装实验仪器并检查实验仪器的气密性：如图所示组装实验仪器，在具支U形管中加入适量的蒸馏水，打开止水夹A、B，依次拉动注射器A、B，观察U形管中水位的高度变化情况。

若装置气密性良好，U形管中的水位会随着注射器的拉动而产生左右液面高度差。

（2）添加药品：在V形侧泡反应管中加入少量铜片；在连接V形侧泡反应管的注射器A中吸入少量浓硝酸（注意：注射器应加针头，且针头的针尖应在V形侧泡反应管内，防止浓硝酸腐蚀橡胶管）；在具支U形管中加入适量的蒸馏水（水位不可过高），在具支U形管的胶塞上开一个小孔，利用小孔插入铜丝（铜丝需在水位上端）；在小烧杯中加入稀的氢氧化钠溶液（用于尾气吸收）。

课例研究一、教学设计的指导思想铜与浓、稀硝酸反应演示实验设计都不利于学生近距离的观察，且教师重点强调NO、NO 2毒性，使学生产生学习化学的畏惧感，造成教师上课一演示实验，学生赶紧捏鼻子逃避的现象，教材的实验教学功能被减弱。

为了克服此实验教学的缺点，本案例以铜与硝酸反应的实验设计为背景进行探究性教学，根据铜与硝酸反应实验目的和实验原理与学生一起对教材实验设计进行研究分析，并且使用微型化学实验中微型化实验仪器装置进行实验，提供实验器具有限制的引导学生实验设计，目的是在课堂的有效的时间内对学生进行思维训练。

二、教材分析铜与浓、稀硝酸反应的实验在普通高中化学必修1中占据非常重要的地位。

通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以直观地了解硝酸的强氧化性。

在常规实验过程中，浓硝酸与铜反应非常剧烈，会在短时间内快速产生大量二氧化氮，因此实验危险系数高，反应过程不易控制，且反应产生的尾气污染环境。

微型化学实验是用微型化实验仪器装置进行实验，其药品用量较少（是一般实验用量的几十分之一），但是效果更明显、安全、方便和防止污染环境的作用。

微型实验运用于中学化学教学中可操作性更强，实验现象更明显，且安全性更高，适合一般的中学化学教学实验演示。

三、教学目标1、知识与技能：了解铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理掌握熟悉掌握该实验的实验操作2、过程与方法：利用自主学习和实验探究的方法，培养实验操作动手能力通过浓、稀硝酸的反应现象和反应产物的对比，增强对浓、稀硝酸不同氧化性的理解3、情感态度与价值观：通过微型的实验装置的使用，增强环保意识通过小组实验探究，增强小组团队精神和合作能力。

四、教学重难点【教学重点】铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理、反应现象和反应产物的对比【教学难点】微型化学实验仪器的安装与实验操作五、学情分析“硝酸的性质—铜与浓、稀硝酸的反应”是必修一最后一专题的最后一块内容。

到本专题止，教材已基本完善了高中必修阶段无机物的知识体系。