教材实验改进与创新

中教法教材实验改进与创新

湖北师范大学

一、实验目的

1.改进制备NO气体的方法，培养学生不唯书，具有批判思维，创新思维

精神；

2.通过NO的制取与NO和NO2相互转换的实验探究，掌握实验改进技能与

方法；

3.了解不同的金属与稀硝酸，浓硝酸的反应，引导学生探究。

二、实验原理

铜是一种不活泼的金属，但其能与稀硝酸和浓硝酸反应，生成氮氧化物；

铜与稀硝酸反应：3Cu+8HNO3稀=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

NO混入O2会立刻转化为NO2：2NO+O2=2NO2（红棕色）

NO2浓度升高时，可与N2O4相互转化：2NO2=N2O4（无色）

铜与浓硝酸反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

三、实验仪器与试剂

实验试剂:稀NaOH溶液?稀硝酸（1:3）?浓硝酸

实验材料：U形管（等长、不等长）?木试管夹?酒精灯?长滴管?分液漏斗? 注射器（玻璃管、橡胶管各一支）?具支试管?小铜片?细铜丝

四、实验内容

1.演示中学教材制备NO,NO2实验

①铜与浓硝酸反应

步骤：取一只干燥洁净的小试管，放入一小块铜片，再向其中加入2mL浓硝酸；

原理：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

现象：铜片快速溶解，溶液变为深绿色，在溶液上方产生红棕色气体，有刺激性气味。

②铜与稀硝酸反应

步骤：取一只干燥洁净的小试管，放入一小块铜片，再向其中加入2mL稀硝酸；

原理：3Cu+8HNO3稀=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

现象：

铜片溶解缓慢，溶液仍为无色，将试管放在酒精灯加热，铜片有大量气泡冒出，溶液由无色变为蓝色，产生有刺激性气味的气体。

2.存在的问题

在上述演示实验中，铜片与浓硝酸反应生成绿色溶液，加水后生成蓝色溶液，似乎与我们所知的Cu(NO3)2溶液颜色不一致，这里因为Cu2+与H2O生成了配离子Cu(H2O)42+,而Cu(H2O)42+呈蓝色。在稀硝酸中，浓度低，加热后溶液变为蓝色。

在上述实验中，虽可以证明铜与浓硝酸反应生成NO2,铜与稀硝酸反应生成NO，但不能收集NO和NO2,也无法证明NO与NO2的转化。

于是我们对此实验进行改进，改进的目的如下：①能观察到无色的NO；②产生的气体无污染；③随时观察，随时转化；④能观察到

平衡移动。

3.实验改进方案

改进方案一：利用针筒进行实验

步骤：①在针筒里放入一块铜片，再向针筒内吸入适量水，推动以

排出针筒内的空气；

②向针筒内加入适量的稀硝酸，并用橡皮塞堵住针头（为加

快反应速率，稀硝酸课适当加热）；

③待铜片慢慢溶解，针筒内有无色气体产生，活塞发生移动；

④拔下橡皮塞，向针筒内吸入一些空气，无色气体变为红棕

色；

⑤塞上橡皮塞，NO2逐渐溶于水，气体变为无色。

优点：改进方案操作简单，可实现NO与NO2之间随时转化，现象明显。改进方案二：利用长度不一的U型管进行实验

步骤：①将一块铜片插在软木塞上，堵住短端的管口；

②由长管口端倒入稀硝酸，并通过来回倾斜U型管排铜那端

的空气；

③倾斜U型管并微热，可观察到铜片溶解，产生无色气体，

溶液变蓝；

④将U型管倾斜，，使装有NO气体的那端混有少量空气，

观察到有红色气体。

优点：通过微小移动变化，实现NO与NO2之间随时转化，还避免的环境污染。

改进方案三：利用分液漏斗和带有支管的大试管进行实验

步骤：①漏斗下端套有一个橡胶圈，漏斗尖嘴穿过橡胶塞，橡胶塞塞紧试管口；

②将铜片放在橡胶圈上，将大试管的支管口套上一截橡胶管，

开止水夹夹紧导管；

③从漏斗口向其中加入稀硝酸，加到橡胶管和大试管充满稀

硝酸，漏斗保持一段液柱防止空气进入大试管；

④加热大试管底部，观察到铜片溶解，试管上端出现空的空间，

稀硝酸被压进分液漏斗，待反应一段时间，铜片完全溶解；

⑤打开止水夹，空气由导管底部进入大试管，试管底部出现红

色气体；

⑥夹紧导管，防止气体逸出。

优点：减少环境污染，改进NO与NO2的转化；

缺点：所需反应物多，浪费多。

改进方案四：利用分液漏斗和U型管进行实验

步骤：①用带孔软木塞堵住U型管一端，分液漏斗穿过橡皮塞，插在U型管上；

②在漏斗末端与橡皮塞之间插上铜片；

③由U型管的另一端加入稀硝酸，不用装满，大约浸没底

部即可，通过倾斜排空气；

④从分液漏斗加入少量稀硝酸，打开旋塞，将溶液全充满

旋塞下部，关闭旋塞；

⑤打开旋塞放入少量空气后立即关闭旋塞，即可观察到U型

管内的气体颜色变化。

优点：改进方案简单，操作简单，随时关闭随时实验，现象明显。

五、实验小结

随着时代的变化，课题教学的方式也在发生改变，由以前的以老师讲授为主到现在的以学生为中心，化学实验的教学方式也在发生改变和创新。我们作为师范生，学习了一学期的中教法实验，其它7个实验都是在我们已知实验结果和步骤，我们只需要按照教材预习和老师在我们实验前指导我们，而本次实验需要我们自己改进并进行创新，这对我们来说是一个相对较大的挑战。然而化学的魅力正是如此，通过一次次的摸索实验，我们小组互相讨论，充分发挥团队的作用，克服许多次失败，终于改进了几种实验方案。

本次实验让我们明白了化学实验不仅仅只是处理枯燥的数据，也蕴含学科素养，这次实验不仅仅使学到了如何做这次实验，更重要教会我们一种学习模式，这对我们马上步入高中实习有一定的帮助。最后感谢王老师这一学期对我们指导与帮助。小学弟小学妹希望你们将来能用得上，哈哈哈