铜与稀硝酸反应演示实验的改进

第一篇：铜与稀硝酸反应演示实验的改进

铜与稀硝酸反应演示实验的改进 蔡燕丹、梁威威、刘宇文、杨彦斐

【问题的提出】

现行人教版高中化学第二册《硝酸》一节中铜与稀硝酸反应的演示实验，笔者认为有以下不足：

⑴演示实验前未充分考虑到一氧化氮极易被氧化的性质，装置内的空气没有排除，反应后试管内会有一定量的红棕色气体生成，使实验的对比性不强，效果不甚理想。教师往往需要引导学生再作讨论分析，才能消除学生疑惑，得出正确的结论。

⑵使用教材中的装置进行实验演示，反应一旦开始，就只好任其将反应进行下去，直到反应物铜或稀硝酸消耗完为止。常常是师生活动已告段落，化学反应仍激烈进行着。有经验的教师会注意到限量使用反应物以控制反应的进行，但不能保证每次控制都恰到好处。⑶每进行一次课堂实验演示，教师都必须从头再来，重复进行的仪器安装和取加试剂的操作既繁琐又耗时，对平行班级较多的学校来说，造成的试剂浪费和环境污染也是显而易见的。

鉴于此，笔者对此实验认真进行了分析探讨，对实验装置及操作方法进行了改进。

【实验改进】 【方案一】

实验说明：

装置的气密性完好与否，是演示实验成败的关键，必须在装置的气密性检查完好后，方可进行后续操作。

【改进后的实验优点】

5.本实验现象明显，能充分体现演示实验的直观性，功能性，目的性。

6.通过该演示实验的改进，能培养学生对实验设计的科学性、安全性、可行性、严密性的了解和认识，为今后学习《化学实验方案设计》形成铺垫。同时，能积极调动学生对实验仪器功能应用的探索兴趣，对无氧条件下进行实验的制备也得到一定的启发。

7.改进后的实验省时、省料、无污染。

总之，改进后的该演示实验，有较好的推广使用价值。【方案二】

取一支洁净的100毫升注射器，在注射器的细管口接一小段5厘米长的橡胶管。抽出针栓，加入3-5块铜片。用弹簧夹夹紧橡胶管，再加入约15毫升稀硝酸。将针栓推入后使橡胶管一端朝上，打开弹簧夹，推动针栓至注射器内空气排完为止。夹上弹簧夹，铜与稀硝酸反应。产生气体后，再把弹簧夹打开抽入空气。实验完毕，将注射器插入盛有稀碱溶液的烧杯中，终止反应。

【实验优点】

第二篇：铜与浓、稀硝酸反应的实验改进

铜与浓、稀硝酸反应的实验改进

湖北省黄冈市红安县第一中学

柯国祥

王卫明

438400 铜与硝酸反应的实验是高中化学中很重要的实验之一。高中教材中有铜与浓、稀硝酸反应的实验，装置图如下：

铜片浓硝酸NaOH溶液铜片稀硝酸NaOH溶液

以上实验的缺点有：

1、即使有氢氧化钠溶液处理气体产物，但处理效果不佳，很易污染环境，威胁教师、学生的健康；

2、由于反应固体和液体不易分离，无法控制实验的结束；

3、实验所用试剂较多，造成试剂浪费；

4、无法证明铜片与稀硝酸反应的产物是NO。

针对以上问题，我对这个实验做了如下的改进。

一、实验原理：

涉及到的化学反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O； 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

2NO+O2=2NO2； NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;

2NO2+2NaOH= NaNO2+ NaNO3+H2O

二、实验用品

仪器：注射器1个，小药瓶4个。

试剂：铜片、浓硝酸、稀硝酸、NaOH溶液。

三、实验过程：

实验一

向注射器中装入一片铜片，小药瓶中盛装浓硝酸。将针头插入小药瓶，向后拉推杆吸取少量浓硝酸，观察现象。铜片与浓硝酸剧烈反应，生成红棕色气体。轻推注射器推杆，使液体与铜片分离从而反应停止。看到原盛有浓硝酸的小药瓶中的液体变为蓝色。之后拔出针头，迅速插入另一盛有NaOH溶液的小药瓶中，缓慢推注射器推杆，使残留在注射器内的气体被NaOH溶液吸收。又看到原盛有NaOH溶液的小药瓶中红棕色气体消失。

结论为：发生反应Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

2NO2+2NaOH= NaNO2+ NaNO3+H2O 实验二

继续用实验一所用注射器和铜片，将针头插入盛装稀硝酸的小药瓶，向后拉推杆吸取少量稀硝酸，观察现象。可以看到铜片与稀硝酸反应较缓慢，生成无色气体，进入注射器的无色液体变为蓝色。一段时间后，轻推注射器推杆，使液体与铜片分离从而使反应停止。再拔出针头，迅速向后拉注射器推杆，观察现象。看到空气进入后无色气体变为红棕色。之后将针头插入另一盛有NaOH溶液的小药瓶中，缓慢推注射器推杆，使残留在注射器内的气体被NaOH溶液吸收。看到原盛有NaOH溶液的小药瓶中红棕色气体消失。

结论为：发生反应3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

2NO+O2=2NO2；

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O;

四、实验成功关键点

1、由于铜与浓硝酸反应很剧烈，应用注射器吸入很少量的浓硝酸，只要能观察到明显的红棕色气体即可。否则注射器针头在转移到另一盛有NaOH溶液的小药瓶中的过程中会使NO2泄露，造成污染。

2、该实验无法加热，为了加快铜与稀硝酸反应的速率，可适当增大稀硝酸的浓度。

3、用NaOH溶液处理气体产物时，推注射器推杆一定要缓慢，否则会因小药瓶内气压过大而出现事故。

五、实验创新之处

1、试剂用量少。整个实验中，所需试剂为一片铜片、约10ml浓硝酸、约10ml稀硝酸、20mlNaOH溶液，用品只需注射器1个，小药瓶4个，试剂用量大大减少，材料简单易得且可重复多次使用。

2、实验污染小。反应物用量少，则生成的有毒气体少。同时，缓慢推注射器推杆的操作也可使有毒气体被吸收得更充分。

3、操作简单易行。由于操作简单，此实验适合学生做小型分组实验，克服了只由教师作演示实验而学生观察效果不太好的缺憾。

4、可随时控制实验的开始和结束。拉注射器推杆可使铜与硝酸接触从而使反应发生，推注射器推杆可使铜与硝酸分离从而使反应结束，操作简单可行。

5、现象明显，对比效果好。

6、利于对反应产物的研究。反应剩余的液体在原盛装有硝酸的小药瓶内，反应剩余的气体可短时保留于注射器中，可取样后对反应产物进一步研究。生成NO后，在空气中迅速向后拉注射器推杆，可使空气进入注射器内，无色气体变为红棕色的现象很明显，进而可证明铜于稀硝酸反应的产物使NO。

7、形式新颖，能激发学生学习兴趣。用注射器代替试管，可以让学生觉得化学实验也通过

我们身边的废旧物品来完成，达到废物利用的目的。

第三篇：硝酸的性质 NO2和NO的演示实验教案

港口高中化学科参考资料

港口高中化学科参考资料

【讲述】硝酸在见光或受热时均易分解，且越浓越易分解，分解产生的NO2又溶于其中使之变黄色。

【板书】4HNO3=热(光)= 4NO2↑＋O2↑＋2H2O（与方程：4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3进行对照）是否是可逆反应

保存：棕色瓶，阴凉处。

要点：越浓越易分解

【设问】在浓硝酸中滴加石蕊试液，应该看到什么现象?为什么？ 【演示】在浓硝酸中滴加石蕊试液：变红后微热，红色消失。引导学生思维还有那些可以使有色物质褪色，原理有何不同

【引导分析】①硝酸有酸的通性，能电离出H＋。②硝酸具有强氧化性。（与氯水进行对照）

【讲述过渡】浓硝酸与浓硫酸一样常温下也可使Fe、Al钝化，可用铁或铝容器盛放或运输。

3．强氧化性（不论浓稀都有氧化性）①常温下使铁、铝钝化。

要点：常温下浓硝酸才可使铁铝钝化（并不是不反应）；常温下稀硝酸可与铁铝反应。（与硫酸相同）

加热时浓硝酸可与铁铝迅速反应。

【过渡提问】硝酸也有强氧化性，那是否与浓硫酸一样，能与铜反应？ 【实验1－7】浓HNO3和Cu：反应剧烈，生成红棕色气体，溶液变蓝色； 稀HNO3和Cu：反应较慢，生成无色气体，当空气进入后变红棕色，溶液变蓝色。

②与金属反应（能氧化除Au、Pt以外的几乎所有金属）Cu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+2NO↑＋4H2O

港口高中化学科参考资料

【分析提问】分析化合价；从N的化合价变化来看，是否说明稀硝酸的氧化性比浓硝酸强？

【引导分析】①反应事实上：浓硝酸和铜反应比稀硝酸剧烈。

②理论上：氧化性强弱取决于得电子的难易而不是多少，或氧化还原剂能力的强弱。可介绍越稀的硝酸与金属反应时，还原产物的价态越低

【引导小结】①HNO3与金属反应时没有H2生成；通常浓HNO3被还原成NO2，稀HNO3被还原成NO。

②反应中，HNO3只是部分被还原为NO2或NO，HNO3既表现了氧化性，又表现了酸性。

③硝酸不论浓稀都有强氧化性。

④硝酸与硫酸氧化性比较：浓稀硝酸在常温下就都能与铜反应；而浓硫酸还需加热，稀硫酸铜加热不反应；这说明氧化性硝酸比硫酸强。

⑤常见的还原剂：H2S、Na2SO3、SO2、HBr、HI、Fe2+，松节油、锯未等。

关于生成NO和NO2的演示实验

NO很容易与许多分子迅速发生反应，科学家发现在生命体中会不断地产生NO，用于在细胞和细胞间传递信息；NO还参与心血管系统、免疫系统以及中枢和外围神经系统的调控。

（1）实验室用金属铜和稀硝酸制取NO的化学方程式：。

（2）NO是有毒气体，某学生为防止污染，用分液漏斗和烧杯装置了一套简易的、能随开随用、随关随停的NO气体发生装置，如图所示。

港口高中化学科参考资料

①实验室若没有铜丝，而只有小铜粒，在使用上述装置进行实验时，可用丝状材料包裹铜粒以代替铜丝进行实验，这丝状材料的成分可以是

（填选项编号）

A．铁

B．铝

C．银

D．玻璃

E．聚丙烯塑料

②打开分液漏斗的活塞使反应进行，在分液漏斗中实际看到的气体是红棕色的，原因是（填化学方程式）：。

（3）为证明铜丝与稀硝酸反应生成的确实是NO，某同学另设计了一套如图所示制取NO的装置。反应开始后，可以在U形管右端观察到无色的NO气体。

①长玻璃管的作用是

。②让反应停止的操作方法及原因是。

第四篇：钠与氯气反应实验改进方案

钠与氯气反应实验改进方案

水富一中 牟利平

一、实验改进原因

在现行人教版必修2中，钠与氯气反应实验是一个重要的演示实验，教材中的实验方法虽然装置简单、操作方便、现象明显，但是存在一个明显的不足——“将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方”，在这个操作中氯气容易外逸，污染环境，影响师生健康。

二、改进实验 1.实验用品

酒精灯 铁架台 具支烧瓶 具支试管 烧杯 小刀 镊子 钥匙 试管夹 漏斗 滤纸 玻璃管 KMnO4、浓HCl、NaOH、金属钠、细沙 2.操作方法（1）检查气密性。（2）添加药品。

a.具支试管里面盛装2g左右的KMnO4，然后将胶塞复位、塞紧，取下注射器吸入10ml浓HCl，然后复位、塞紧在针头上

（此处为生成氯气2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O）； b.具支烧瓶瓶底放上一小块钠（取用可以钠用玻璃管），然后将胶塞复位、塞紧，取下注射器吸入10mlNaOH，然后复位、塞紧在针头上

（吸收未反应完的氯气2NaOH + Cl2 == NaCl+ NaClO + H2O）;c.尾气吸收装置。用一个小烧杯盛装一定量的NaOH,漏斗倒置在液面上。3.实验现象

具支试管、具支烧瓶里面都充满了黄绿色气体，点燃酒精灯，可观察到钠块受热后，首先熔化，然后在氯气中剧烈燃烧，发出黄色火焰，生成大量的烟。4.废气处理

（1）待具支试管里面反应结束后，用另一支盛装NaOH的注射器，处理具支试管里面残留的氯气；

（2）待烧瓶冷却后，将烧瓶胶塞上注射器里面的NaOH全部注入烧瓶内，吸收烧瓶内剩余的氯气。5.实验优点

（1）取材容易，易于组装，操作方便，现象明显；将制取氯气的装置和钠与氯气反应装置连在一起，无空气污染，最后的废气处理非常有效，有利于培养学生爱护环境的环保意识。

（2）此实验还让学生知道生成氯气的另一个反应；取用钠的时候可以采用玻璃管从钠块中间钻取出一小块，可以清楚的观察金属钠的颜色，完全可以推广到钠的性质实验中去，有助于培养学生的创新能力。

（3）此装置除了做钠与氯气反应，还可以做氯气与铁、铜反应等。（4）容易推广为教师演示实验和学生实验，提高教学效果。6.实验注意事项

（1）必须检查气密性，防止氯气泄露。（2）钠块上不能有煤油，否则会影响实验现象。

（3）最后撤装置时，先撤尾气吸收装置，再撤酒精灯，否则会倒吸。

第五篇：某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。

某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。

甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。

(1)乙同学认为甲同学的结论是错误的，他的理由是____________________ ________(用化学方程式表示)，所以他认为应该检验________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸发生了反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0 ℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示。

(2)为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是(填写数字序号)________。

①将炭与浓硝酸一同放在装置中加热； ②先加热浓硝酸，然后将炭投入其中； ③先加热炭，再加入冷浓硝酸； ④先加热炭，再将炭投入冷浓硝酸中。(3)请用平衡移动原理解释B装置的作用

________________________________________________________________________________________________。

(4)C装置中出现的现象是______________，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO－3形式存在，写出生成该离子的化学方程式_________________。

解析(1)该反应是在加热的条件下进行的，而加热时浓硝酸也能分解产生红棕色的NO2气体；要验证碳与浓硝酸反应的进行，需要检验氧化产物CO2；(2)为防止浓硝酸分解应该是先加热炭，再将炭投入冷浓硝酸中；(3)因存在：2NO2

N2O4平衡体系，该过程是放热的，用冰水冷却，降低温度促进N2O4液化，使平衡右移，从而除去混合气体中的NO2。(4)得到的CO2和氢氧化钡作用生成难溶的BaCO3，故C中出现白色沉淀。因为C中的氮元素以NO－3形式存在，所以，必然有氧气参与了反应，其生成该离子的方程式为：

4NO2＋O2＋2Ba(OH)2===2Ba(NO3)2＋2H2O。

答案(1)4HNO3=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O CO2

(2)④

(3)因存在平衡体系：2NO2

N2O4，降低温度N2O4液化，△使平衡右移，从而除去混合气体中的NO2

(4)溶液变浑浊(或产生白色沉淀)4NO2＋O2＋2Ba(OH)2===2Ba(NO3)2＋2H2O