高中化学实验探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是一氧化氮专题辅导

实验探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是一氧化氮

[题目]某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是一半空的注射器。

请回答有关问题；

（1）设计装置A的目的是____________________；为达到此目的，应进行的操作是__________；A中反应的化学方程式为____________________。

（2）在完成（1）中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，观察到装置B中的现象是__________；B中反应的离子方程式为：____________________________。

（3）装置E和F的作用是____________________；为实现此作用，其操作方法是____________________。

（4）装置D的作用是____________________。

[命题意图]本题源于成都市2020届高中毕业班第二次理科综合能力测试卷（略有改动），旨在提高学生对教材中实验的理解、评判和优化能力。新课程背景下化学教学日益重视对学生实验能力的培养，化学实验的复习，要多动手、多动脑、多探索。由此让学生保持学化学的兴趣，帮助形成化学概念，巩固化学知识，获得化学实验技能，培养实验能力。

对教材实验中不完善之处进行改进是高考实验命题的良好素材，从环境保护、绿色化学、实验推断的严密性和实验结论的准确性等角度分析教材实验中的不足，寻找实验改进的方法和途径，有利于培养学生的创新意识。

着力引领教师在重视化学实验过程中，让学生学会化学实验基本操作，明确实验目的，把握三大实验原理：反应原理（解决实验为什么这样做）、装置原理（解决实验用什么装置做）和操作原理（解决实验怎么做）。

[试题点评]1. 本实验的构思源于对现有教材中实验的改进，较好地运用了简易启普发生器、可上下抽动的铜丝和可推拉的医用针筒控制反应，富有创新的成分，装置设计较巧妙，较好地克服了教材中在单一试管中进行铜与稀硝酸反应实验所存在的缺陷：生成的气体会外逸对环境有污染；生成的一氧化氮气体的无色不容易观察；无色气体变为红棕色的界限不清晰等。

2．改进后的实验可达到的目的有：装置密封，气体不外逸；生成的气体能够富集，便于学生观察NO为无色气体；一氧化氮的生成与一氧化氮的转化（即生成二氧化氮）分两个阶段进行；具有装置简单、药品用量少、操作方便、现象明显和无污染等优点。

3．从本质上讲，本实验是将课本中几个小实验组合构建起来的一个配套实验，依据上述目的的分析，题中实验比较完善。从整体上来看，试题比较经典，有所创新，初看能给人眼睛一亮。这就要求我们的学生平时做实验时不能满足于“照方抓药”，要学会独立思考：怎

样做？为什么这样做？怎样想到这样做？还有没有别的办法做？在多种做法中哪一种方法更好？

[解题思路]在解答综合实验题时，要以实验目的为方向，以实验原理为基础，分析实验情景，因此首先要明确实验目的。本实验的实验目的为探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO 。接着，把整套实验装置化解为各个部分，理解装置各部分的功能。优先考虑主装置，本实验的主装置为B 装置——用于产生NO ，B 试管中硝酸的液面上充满了空气，产生的NO 将会与空气中的2O 反应生成2NO ，难以达到实验目的。A 装置起什么作用呢？依据药品知，A 装置为2CO 的发生装置，由于2CO 的密度比空气大，产生的2CO 进入到B 管后可排出其中的空气，有效地保护了NO 不被空气氧化。如何判明B 、E 中空气已排尽呢？C 装置用于 检验是否有2CO 排出，当澄清石灰水变浑浊时证实B 、E 装置中空气已排尽。F 是一半空的注射器，内部留有空气，它所起的作用是将F 中的空气排入到E 装置中并与其中得到的NO 反应或将E 装置中气体吸入到F 中，气体由无色变为红棕色，从而证实B 装置中产生的无色气体为NO 。

参考答案：（1）利用生成的2CO 将整个装置内的空气赶尽，避免NO 和2O 反应生成2NO 对气体产物的观察产生干扰。打开K ，当装置C 中产生白色沉淀时，关闭K 。

()O H CO NO Ca HNO 2CaCO 222333+↑+=+

（2）铜丝上产生气泡，稀硝酸液面上仍为无色，溶液变为蓝色：

O H 4NO 2Cu 3NO 2H 8Cu 322+↑+=++++

（3）验证无色气体为NO ；将注射器F 中的空气推入E 中或将E 中的无色气体吸入到注射器中。

（4）吸收多余的氮氧化物，防止污染空气，兼有防止溶液倒流的功能。

[拓展延伸]实验探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO ，还有下列两种简易的方法：

1. 将反应在注射器内进行：先取下注射器活塞，在注射器内放入一团铜丝，塞上活塞后，吸入适量的稀硝酸，将注射器细管端用橡皮塞密封。反应立即开始，生成的气体被富集在筒内，让学生观察气体为无色后，取下橡皮塞，拉动活塞吸入空气，无色气体即变为棕色气体。振荡注射器，棕色气体又变为无色气体（2NO 与稀硝酸中的水反应又生成了NO ），若再吸入空气，无色又变成棕色。

2. 将反应在分液漏斗和U 形管中进行：在分液漏斗下端缠上螺旋状铜丝，U 形管中加入稀硝酸，将U 形管向左倾斜，塞上带分液漏斗的橡皮塞时，尽可能使管内不留空气。铜与稀硝酸即开始反应，生成的NO 气体被富集在U 形管内，让学生观察后，打开分液漏斗活塞，无色气体被压入分液漏斗中，与分液漏斗中的空气反应即生成棕色气体（上口玻璃塞无需打开）。