铜与稀硝酸的反应（微型实验）设计铜与稀硝酸的反应（微型实验）设计设计人员：黄义、余兆珉、谭文江、罗涛、彭锡慧硝酸是人教版高中化学必修 1 第四章《非金属及其化合物》第四节介绍的一种氮元素 的重要化合物，有的教材用图 1 演示实验展示稀硝酸的强氧化性：该实验存在以下不足： （1）现象不明显，无法证明稀硝酸的还原产物为 NO反应试管中存在空气，生成的 NO 立即与空气中的 O2反应而变成红棕色的 NO2，学生看到的是红棕色气体，而不是无色气 体 （2）环保设计不科学有毒气体 NO 不与 NaOH 溶液反应，从而造成空气污染 针对以上不足，笔者提出以下创新改进方案： （1）将实验改在“无氧”环境中进行，使学生能看到无色的 NO： 3Cu＋8HNO3=== 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O （2）补充 NO 的性质实验： ①不溶于水，②常温下很容易与空气中的 O2化合生成红棕色的 NO2 （3）NO2尾气处理，NO2为酸性氧化物，可用碱液吸收，原理如下： 2NO2＋2NaOH === NaNO3＋NaNO2＋H2O 为此，设计以上改进装置图 2 进行实验（仪器和药品见标注） 实验目的】 ①验证稀硝酸的强氧化性及其还原产物为 NO。
②验证 NO 极易被空气氧化成 NO2 ③验证 NO 难溶于水的性质 【实验仪器】 10mL 的注射器、输液针、流量调节器、烧杯、铁架台（带铁夹） 、镊子、木块 【实验药品】 铜片、5 mol/L 的稀硝酸、NaOH 溶液、棉花 【实验步骤】 1. 如改进装置图 2 所示，预先在注射器中放两小块铜片，将活塞（下端经过了处理，即用 黑色油性笔染色，有利于观察实验过程中活塞向上运动）推到底部 2. 吸入 3mL 5 mol/L 的硝酸，套上输液针，排净残留的空气，确保本实验是在“无氧”环境 中进行调节流量为零，然后将输液针下端插入 NaOH 溶液中进行液封 3. 待产生一定量气体（约 5 mL）后，将流量调到最大，让所产生气体的压力在推动活塞 向上运动的同时，也可以将注射器中的溶液全部排入烧杯中，使反应自动停止将垫在烧 杯下方的木块取出，使输液针下端与 NaOH 溶液脱离，然后吸入约 2 倍体积 NO 的空气 4. 在烧杯底部重新垫上木块，使输液针下端插入 NaOH 溶液中，将注射器中的 NO2气体 全部缓缓压入 NaOH 溶液中吸收，实行尾气处理 纵观整个实验，有以下四大优点： （1）实验器材选用有创新，且简单易得，操作简便。
本实验所用仪器非常简单，下面是 尾气吸收装置：NaOH 溶液；上面是气体发生装置—10 mL 注射器，预先已放入铜片，活 塞下端也经过了处理，即用黑色油性笔染色，有利于观察实验过程中活塞向上运动注射 器下面连着输液针(事先套上一个流量调节器，通过移动滑轮，可以调节流量，让产生的气 体将反应液压出，从而使反应自动停止)，针尖处插入一小团棉花，用来吸收排空时可能排 出的少量酸液 本套装置利用了启普发生器原理，其中流量调节器的使用为一大创新——有利于控制反应 的进行：将流量调为零时，生成的气体能推动活塞向上运动；将流量调到最大时，可以清 楚看到生成的气体在推动活塞向上运动的同时，也能将反应液缓缓压入烧杯中，使反应自 动停止，从而证明 NO 难溶于水 （2）实验现象明显，有利于验证实验目的实验中，既能得到无色气体，又能清楚地看 到无色 NO 遇空气变红棕色的过程，显而易见验证了 NO 极易被空气氧化成 NO2，同时也 验证了稀硝酸具有强氧化性及其还原产物为 NO （3）实验方案环保，体现绿色化学理念即在实验过程中没有向空气排放有毒气体，而 是用 NaOH 溶液完全吸收 NO2，避免空气受到污染。
（4）实验的可行性强，易于推广本套装置可以微型化处理（即使用更小的注射器和更 少的药品） ，有利于学生分组进行探究性实验。