高中化学实验创新：铜与浓稀硝酸的反应

铜与硝酸的反应
嘉禾县第一中学：王赛中
一、实验在教材中所处的地位和作用：
1、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。

铜与浓、稀硝酸反应的实验是为了证明硝酸具有强氧化性而设置的,在教学中至关重要。

2、实验能有效地帮助学生理解和掌握这两个反应，提高学生学习化学的兴趣，并且能很好地培养学生观察能力、思考能力和分析解决问题的能力。

3、这两个反应是学业水平考试和高考的重要考点，该实验的原理分析、操作步骤、现象描述、相关计算和实验创新是高考的常见考点。

二、实验原型及不足之处：
1、传统的铜与浓、稀硝酸反应的实验存在诸多不足。

一方面2个实验分开做，操作麻烦，费时、费药品；另一方面没有隔绝空气很难观察到无色气体变成红棕色的过程；更重要的是有毒气体没有处理，严重污染环境。

2、正是因为传统实验存在的不足，现行人教版化学必修1中有这两个反应，并且是非常重要的反应，但是没有实验。

在教学中我们发现学生对这两个反应及相关问题掌握不好。

三、实验创新与改进之处：
1、将铜与浓、稀硝酸两个反应的实验有效地整合。

2、实验器材简单、操作简便、现象明显。

3、实验在隔绝空气的条件下进行，能观察到无色气体变成红棕色气体的过程。

4、实验有效地防止了有毒气体污染环境，符合绿色环保的要求。

5、实验操作的成功率非常高。

四、实验用品：
药品：铜片、浓硝酸、氢氧化钠溶液。

仪器用品：锥形瓶1个、带玻璃管橡皮塞1个、实心橡皮塞1个（上部中间打薄，方便注射器扎入）、硬质短玻璃管1根（容积略小于20ml）、医用20ml注射器2个、小烧杯2个、25ml 量筒一个、铁架台（带铁夹）。

五、实验原理及装置说明（包括实验装置平面图）：
原理：Cu+4HNO
3(浓)=Cu(NO
3
)
2
+2NO
2
↑+2H
2
O ；3Cu+8HNO
3
(稀)=3Cu(NO
3
)
2
+2NO↑+4H
2
O。

2NO+O
2= 2NO
2
无色气体变成红棕色，氮的氧化物的性质，氮的氧化物用氢氧化钠溶液吸收，
以及压强关系的运用。

装置说明和装置平面图：
六、实验步骤和现象：
1、如图将仪器组装好，检查气密性。

2、两个小烧杯分别装好氢氧化钠溶液和水。

3、用25ml 量筒量量取20ml 浓硝酸加入锥形瓶中。

4、注射器1活塞上拉至浓硝酸充满硬质玻璃管。

5、将大约40ml 水加入锥形瓶中。

此时铜与浓硝酸开始反应，产生红棕色气体和蓝色溶液，液面下降。

液面下降至离开铜片后，反应停止。

很快可见红棕色变浅，此处可以给学生设问，让学生分析并掌握好二氧化氮溶于水和与水反应的问题。

6、将注射器1活塞推下至硬质玻璃管中浓硝酸排尽，此时注射器1中还有空气剩余。

再将注射器2活塞向上拉至液体充满硬质玻璃管，此时二氧化氮吸到了注射器2中，拔下注射器2，将其中气体慢慢注入氢氧化钠溶液中。

硬质玻璃管中稀硝酸与铜片反应，产生无色一氧化氮气体，液面下降至离开铜片，反应停止。

气体体积不变，说明一氧化氮不溶于水。

7、将注射器1中空气注入硬质玻璃管中，无色气体变成红棕色。

8、用注射器2缓慢注入氢氧化钠溶液到硬质玻璃管中，吸收氮的氧化物，防止污染空气 。

七、实验效果：
器材简单、操作简便、现象明显、成功率高
八、自我评价：
1、将铜与浓、稀硝酸两个实验有效地整合在一个实验中，省时、省药品。

2、本实验器材简单、操作简便、现象明显，有利于提高学生学习化学的兴趣。

3、本实验药品用量少，节约药品。

4、本实验在隔绝空气的条件下进行，能观察到无色气体变成红棕色气体的过程。

5、本实验没有污染环境，达到了绿色环保的要求。

6、利用实验操作和现象，提高学生观察能力、思考能力和分析解决问题的能力。

7、实验成功率非常高。

8、通过一个实验，使学生将铜与浓、稀硝酸的反应、氮的氧化物的性质、用氢氧化钠进行尾气处理等问题都掌握好了，并且能引导学生分析掌握实验创新、氧化还原关系的计算和电子守恒的运用，提高了学生学以致用的能力。

2011年4月29日 片
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