铜与浓硝酸反应实验的创新

文 代黎娜 王小庆

铜与浓硝酸反应实验的创新

文 代黎娜 王小庆

化学是一门以实验为基础的自然学科，《高中化学课程标准》中明确指出要“树立绿色化学思想、形成绿色化学的观念”，这意味着“绿色化学”思想已成为化学课程与教学的重要目标和内容。

在人教版化学1（必修）第四章中，氮元素的重要化合物之一硝酸的氧化性是教学的重难点，硝酸与金属铜反应体现硝酸的氧化性，具体反应有2种：铜与浓硝酸混合，铜与稀硝酸反应。出于避免环境污染的考虑，人教版教材中并未安排该实验，在教师用书中建议可补充该演示实验，但应使用较长的细铜丝，便于抽出，减少污染。笔者对铜与浓硝酸反应的实验进行改进创新，使铜与浓硝酸反应的产物NO2又与H2O、空气中的O2反应，使其最终变为硝酸溶于水中，避免产生环境污染，整个实验体现出实验装置简便、操作易行，并对产物NO2以趣味实验的方式进行后续处理，实现“零污染”，达到了实验绿色化的目的。

1.实验目的

学习铜与浓硝酸的化学反应，通过该创新实验体会知识与实际生活的联系，培养环保意识，体会知识间的联系在实验设计中的重要性，培养实验创新意识。

2.实验原理

Cu + 4HNO3(浓)= Cu(NO3)2+ 2NO2↑ + 2H2O

3NO2+ H2O = 2HNO3+ NO

2NO + O2= 2NO2

3.实验用品

细铜丝、浓硝酸、蒸馏水、烧杯、2支塑料注射器（规格分别为5 mL和20 mL）、塑料输液袋（规格为100 mL）。

4.实验装置（如图1所示）

图1

5.实验步骤及现象

（1）用规格为5 mL的注射器吸取少量浓硝酸（约2 mL），注入空的塑料输液袋内。

（2）将细铜丝绕成圈，放于规格为20 mL的注射器内，按下压缩柄，排出注射器内空气；插入装有浓硝酸的输液袋，抽提注射器压缩柄使浓硝酸吸入注射器内，铜与浓硝酸接触立即发生化学反应，观察到反应容器内产生红棕色气体NO2，溶液变为蓝绿色；一段时间后，按下注射器压缩柄，使注射器内的气体、液体进入输液袋内，拔出注射器。

（3）用注射器向输液袋中注入蒸馏水（约10 mL），充分振荡，产生的红棕色气体NO2与H2O充分反应，观察到红棕色气体变为无色气体NO。

（4）用注射器向输液袋中注入空气（约15 mL）（注：此时不振荡），NO与O2反应，观察到无色气体又变为红棕色气体NO2；充分振荡，观察到红棕色气体又变为无色气体NO。

图2 教师讲解实验步骤

（1）在本实验改进中，实验装置简单，不仅节约了材料和药品，而且操作方便，现象明显，具有趣味性。

（2）实验便于控制，可随时停止，操作安全。

（3）突出环保意识，虽然实验中产生的NO和NO2都是有害气体，但在整个实验中没有泄露，且尾气处理在密闭的体系内进行，不会造成环境污染，实现了实验的绿色化。

（4）输液袋还可以作为NO2气体的储存装置，便于取用。

（5）该装置具有多功能性：还可以作为NO2和NaOH溶液反应、NO与NO2混合气体和NaOH溶液反应、化学平衡移动知识中NO2和N2O4相互转化的实验装置，探究铜和浓硝酸反应溶液的颜色等。

（6）实验用到注射器、输液袋等常用医疗器材，充分体现化学与医疗、生活等密切相关。

代黎娜，硕士。王小庆，本科，中教二级。深圳市光明新区高级中学，518106