铜与稀硝酸反应实验的改进

弟１５卷弟１期　２００２年２月　高等函授学报（自然科学教）　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ　Ｅｄｕｃａ￣ｏｎ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉ￣ｃｍ）　Ｖ。１　１５Ｎｏ．１　Ｆｅｂｒｕａｒｖ　２００２　立章编号；１００６—７３￣３（２００２）０１—００６０（１９）一０２　浓、稀硝酸与铜反应的改进实验　

常文芳　赵旭阳　（洛阳市第二师范学校河南洛阳４７１００７）　（洛用市第二中学河南洛阳４７１００２）　搞要：本文迁计了一种注射器反应曲实验方法。提南了隶、稀硝酸与桶反应现象曲　分辨卓，减少了有毒气体曲空气污采，是一个有益曲蝽色化学实验　关键词：浓、稀硝酸；铜：孽色实验　中田分类号：０６—３３　立献标识码：Ａ　硝酸的重要性质是氧化性，由于硝酸的　浓度不向，与同一金属反应所得的还原产物　也就不同。特别是比较浓、稀硝酸与铜反应　的不同之处时，需要通过实验让学生直观地　认识和发现两个反应的不同，但由于稀硝酸　与铜反应所产生的一氧化氮很容易被氧化成　二氧化氮，致使观察效果不佳；另外，一氧化　氮、二氧化氮散发到空气中会造成室内空气　污染，影响师生的健康。近几年出版的新教　材虽然也注意到这一问题，但所采用的试管　上封一塑料布的方法来减少污染，仍会造成　空气污染。　为了提高实验现象的分辨率，减少空气　污染，我们对原有的实验装置进行改革，设计　了一种注射　器反应的实　验方法，收到　了良好的教　学效果　，　１实验器材　与装置　１０ｍｌ注　射器、铜丝、浓　硝酸、稀硝酸　（６ｍｄ／Ｌ　），　图１浓、稀硝鲮与铜的反应装置　５０ｍ］小烧杯，漏斗架。实验装置如图１所示。　

・收稿日期：２００１—０９—２０　６０　２实验步骤　（１）两支ｌＯ毫升的一次性注射器，取下　活塞，放人铜丝，再装上活塞，排尽空气。　（２）分别吸人浓硝酸和稀硝酸，倒挂在漏　斗架上，下面各放一个盛水的烧杯。　（３）随着　反应的进行，　产生的气体　将液体排出，　可以清晰地　观察到两支　针管中的反　应速度不同。　浓硝酸与铜　反应剧烈，并　产生红棕色　图２浓、稀硝酸与铜的反应产物　气体；稀硝酸与铜反应不如浓硝酸快，产生的　是无色气体。如图２所示。　（４）等液体排完后，把产生红棕色的针管　拿离水面，然后再将它放进盛水的烧杯中，可　以观察到针管中形成一段水柱，红棕色消失，　如图３所示。　把产生无色气体的针管拿出后，抽出活　塞，可以观察到无色气体立刻变为红棕色，如　图４所示。然后，再把它放进水中，也会观察　

浓稀硝酸与铜反应的实验改进思路及方案

实验目的：

观察浓稀硝酸与铜反应，了解其化学性质，并能够对实验进行改进，提高实验效果。

实验原理：

铜是一种金属元素，具有良好的导电、导热、韧性等性能，但是铜金属在常温下不易被氧化，与常见的一些酸也能够反应，但是反应速率较慢。

在实验中，浓稀硝酸与铜反应的化学反应式如下：

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

实验步骤：

1. 实验前准备

a) 准备所需试剂和设备：铜片、浓硝酸、稀硝酸、烧杯、滴管、玻璃棒等。

b) 洗手并戴好实验手套，穿戴实验服。

c) 用超纯水进行清洗操作区域，并使用60%乙醇喷射杀菌。

2. 实验操作

a) 取一片铜片，用砂纸擦拭表面，将其放入烧杯中。

b) 加入15mL浓硝酸，将烧杯放在热板上进行加热，保持在65-70℃的恒定温度下反应15分钟。

c) 取出烧杯，使其自然冷却。

d) 将残液浓缩至5-6mL，加入10mL稀硝酸。

e) 将产生的气体与铜溶液分离出来，用滤纸进行过滤，收集产物。

3. 实验结果

实验中，我们可以观察到铜片在加入浓硝酸中后逐渐产生气泡，反应产物为淡蓝色的铜(II)硝酸盐。

实验改进： 虽然以上实验过程能够得到预期的实验结果，但是我们仍然可以对实验过程进行改进，以提高实验效果。

1. 热板调整：在实验中，铜片和硝酸混合后在热板上进行加热，但是在实际操作中，铜片与热板的接触面积很小，热量传导不够充分。我们可以调整热板，使得热量更加均匀地传导到铜片上，提高反应速率。

2. 活化铜片：铜片的表面通常被氧化层包裹，影响了铜片与硝酸的反应速率。我们可以事先将铜片进行活化处理，使表面氧化层被去除，以便于反应的进行。

第１８卷第１０期　２００２年１０月　教学仪器与实验　Ｖ０１．１　８　Ｎｏ．１０　２ｏｏ２．１０　被校表　１．５Ｖ　甲　标准表被校表　乙　翻７　一种更方便可在实践中比较。　通常也是只校准每档的满量程值。以图７甲为例　说明校准的方法：第一步应当先校准１ｍＡ档，用Ｒ。、Ｒ　将标准表调为１．００ｍＡ，然后调节组装的毫安表内的分　流电阻　或　使被校表恰好满偏，此时标准表会有　微小的变化，再用Ｒ２将它调回１．００ｍＡ，接着再反回来　调节　或　，如此反复几次就可将此量程校准。第　二步是校准８ｍＡ档，先将标准表调为８．００ｍＡ，然后在　保持两个分流电阻阻值之和Ｒ　＋　不变的条件下，同　时调节Ｒ　和　，使被校表恰好满偏，这项校准也要反　复几次。校准满量程值后，再观察被校表上其它一些　主要的刻度值是否也准确。例如某位学生将８ｍＡ档　的示数分别调为２．００、４．００、６．００ｍＡ，记下标准表的示　数，见表１。一般情况下，会发现两者有微小的差异。　这是什么原因？学生通过讨论认识到，主要是表头的　线性不良造成的。因为制造上的缺陷，表头偏转的格　数并不准确地与通过它的电流大小成正比。　裹１　关于校准，学生还会提出两个问题进行研讨：①为　什么校准后的分流电阻阻值与理论设计值会有些不　同？②能否先校准８ｍＡ档、后校准ｌｍＡ档？第一个问　题的答案是：微安表的满量程值和内阻值都有误差，导　致理论设计值不准确；导线本身的电阻、连接端的接触　电阻和电阻箱的误差影响了校准值，特别是对小阻值　的　影响更显著。对于第二个问题，试做一下就知道　这样是不行的。因为后校准１ｍＡ档时，即使只调节凡　的阻值也对８ｍＡ档有影响。　（待续）　（收稿日期：２００２．０８．２８）　・实验方法与实验设计　稀硝酸与铜反应实验的改进　刘欣华　山东省博兴师范学校２５６５００　稀硝酸与铜的反应是硝酸的重要化学性质。实验　通常在试管中进行，由于试管里空气的存在，反应生成　的一氧化氮无色气体被氧化成二氧化氮红棕色气体，　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，为此我对该实验进行了下列　改进：　１．取一体积较大的注射器，并连接一段带有滑动　开关（或止水夹）的输液管。打开滑动开关，拔出活栓，　放人一小块铜片，并使其平放在注射器的底部；然后，　推进活栓。　２．将导管口浸入蒸馏水中，抽拉活栓，吸入约２　ｍＬ蒸馏水；然后，将注射器倒置，向上推进活栓，将其　中的空气排净。　３．将导管口浸入浓硝酸中，抽拉活栓，吸入３～　４ｍＬ浓硝酸，关闭滑动开关。注射器内的浓硝酸被稀　释为稀硝酸，并与铜发生反应，生成的一氧化氮气体推　动活栓不断地向外移动。当一氧化氮气体体积约占注　射器容积的一半时，打开滑动开关，推动活栓，将混合　液注入试管中，使反应停止进行。关闭滑动开关，观察　注射器内一氧化氮气体和试管中硝酸铜溶液的颜色。　４．打开滑动开关，抽拉活栓，吸入少量空气，注射　器内一氧化氮被氧化成二氧化氮，气体由无色变为红　棕色。　５．将导管口浸入蒸馏水中，抽拉活栓，吸入少量　蒸馏水；并将注射器翻转几次，二氧化氮气体被水吸　收，并生成一氧化氮气体，气体由红棕色变为无色；再　抽拉活栓，吸入少量空气，注射器内气体又由无色变为　红棕色；再将注射器翻转几次，氧化生成的二氧化氮气　体继续被水吸收，气体又变为无色……至到吸入空气　后气体颜色不再改变。此时，一氧化氮、二氧化氮气体　已被完全氧化、吸收。最后将注射器内的气体排空。　实验过程中，稀硝酸与铜的反应、一氧化氮气体的　氧化以及二氧化氮气体的吸收都是在密闭状态下进行　的，不会污染环境，对培养学生的环保意识具有重要的　作用。　（收稿日期：２００２．０６．２５）　一９一　■－－■　＾　之２玎一　—　】Ｓ，．Ｚ　维普资讯

硝酸与铜反应实验的改进

摘要 对硝酸与铜反应的实验进行了改进,详细介绍了实验装置及实验步骤,改进后的实验能观察到NO气体是无色的,验证了其性质,并对产生的气体进行了合理处理,使其不再逸出。

关键词 硝酸与铜反应 实验装置 一氧化氮 实验改进

硝酸与铜反应的实验是高中化学重要的演示实验。做好这个实验不仅能加深学生对硝酸氧化性的认识,还可以使学生对NO和NO2的性质产生深刻印象。但按人教版全日制普通高级中学教科书《化学》第二册的做法,向放入铜片的试管中加入稀硝酸,看不到预期的现象。首先稀硝酸和铜片的反应速度很慢;其次由于没有排出试管内的空气,即使加热后反应速度加快,看到的气体也不是无色而是红棕色;另外,取下装稀硝酸试管的胶塞后产生的NO2气体很容易逸出到空气中,拆除浓硝酸与铜反应的装置时更是有大量NO2气体逸出。而且2个反应均不能在学生观察到实验现象后及时停止,NO2气体会一直产生,直到铜片或硝酸消耗殆尽。为了解决这些问题,笔者经过反复实验研究,设计出一种简单装置,效果很好。

1 实验用品

具支试管(20 mm×200 mm)、小试管、一次性注射器(5 mL和20 mL各1支)、导管、胶塞、酒精灯、碳酸钠、铜片、浓硝酸、稀硝酸(4 mol/L)、硫酸亚铁溶液(0.2 mol/L)、氢氧化钠溶液(1 mol/L)。

图1

2 实验装置(如图1)

3 实验步骤与现象

3.1 稀硝酸与铜的反应

具支试管中装入0.4 g碳酸钠粉末和0.2 g铜片,小注射器中吸入4 mol/L硝酸4 mL,大注射器的活塞推到底,小试管中装入0.2 mol/L硫酸亚铁溶液10 mL。

将小注射器中的稀硝酸注入具支试管中,立即产生大量气体:

Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+CO2↑+H2O

CO2气体赶走了具支试管中的空气。待Na2CO3反应完毕后,铜片上有少量

气泡产生:

3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O