2023年铜与稀硝酸反应及NO性质的环保型实验装置.docx

铜与稀硝酸反响及NO性质的环保型实验装置 潘祥泰 1问题提出 现用鲁科版教材高一化学课本中铜和稀硝酸反响的实验：在试管中放入一小块铜片，参加少量稀硝酸，立即用蘸有氢氧化钠溶液的棉花封住试管口，观察试管中产生的现象。用此装置做实验存在以下缺陷：①由于实验时试管内的空气未能排尽，生成的NO会被氧气氧化成为红棕色的NO2，学生难以观察到无色的NO气体的生成，进而难以从实验现象中直观地得出“铜与稀HNO反响生成无色NO〞的结论； ②教材中未讲述NO不溶于水的验证实验，学生对此没有直观的认识，难以形成深刻的记忆； ③蘸有NaOH的棉花无法完全吸收产生的NO、NO2气体，在撤除实验装置时，有大量气体外漏，不利于环保。笔者对该实验的反响装置进行了改进，简述如下。 2实验装置 实验装置如图1所示。 3实验用品及实验步骤 3.1实验用品 U型管1支，具支试管1支，30mL注射器1支，10mL注射器1支，输液管，单孔橡皮塞3个，乳胶管，玻璃管，止水阀2个，烧杯2个，玻璃珠，稀硝酸（4mol/L），铜片，30mL O2，蒸馏水，NaOH溶液。 3.2实验操作步骤 3.2.1NO气体的制备 （1）按照如图1所示实验装置组装好仪器，检查装置气密性。 （2）向U型管左边的支管中参加玻璃珠，目的是减少稀硝酸的用量。将铜丝绕成螺旋状，放人U型管右边的支管中。连接好实验装置，关闭止水夹a、b。 （3）往漏斗中注入预热的稀硝酸，淹没铜丝，至右边支管橡胶塞下端。将具支试管中装满水，注射器中收集30mL的氧气。 （4）铜与稀硝酸反响生成无色气体，溶液变为蓝色； 由于反响产生了气体，导致U型管内压强增大，U型管中的溶液不断压入漏斗中，直至铜丝与稀硝酸脱离，反响停止，可以观察到U型管右边支管内生成的无色气体。 （5）静置一段时间后，翻开止水夹a，通过排水法将NO气体收集到具支试管中，当U型管右边支管中的液体淹没铜丝至橡胶塞下端时，关闭止水夹a，可以观察到具支试管内的气体是无色的。23.2.2NO气体的性质实验 翻开止水夹b，将注射器内的氧气注入到具支试管中，可以看到具支试管内的气体迅速由无色变为红棕色。发生的化学反响为： 2NO+O2=2NO2 片刻，烧杯中的水被倒吸进入具支试管中，最终，具支试管下半局部为无色溶液，上半局部为无色气体。发生的化学反响为： 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3.2.3有毒气体的吸收处理 另取1支10mL注射器，吸取适量的氢氧化钠溶液注入到具支试管中，吸收多余气体。发生的化学反响为： NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH：NaNO3+NaNO2+H2O 4实验优点 （1）实验中能清晰地观察到铜与稀硝酸反响生成的是无色的NO气体，并且NO不溶于水可用排水法收集并储藏，验证了NO遇O2后会立即发生反响生成红棕色的气体。 （2）反應自始至终均处于密闭体系中，对有毒气体进行了全封闭处理，操作简便，平安环保。 （3）实验装置简单，组装容易，可重复使用。不仅适用于教师演示教学，还可用于学生探索性实验。 5实验本卷须知 （1）稀硝酸的浓度以4mol/L为宜，如果室温低，反响较慢，可以将U型管放入盛有60℃左右的热水的烧杯中，加快反响速率。 （2）使用玻璃珠的目的是填充U型管，减少稀硝酸的用量，同时可以用于固定铜丝的高度。