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1、铜与稀硝酸反应实验的改进我选取的实验课题是人民教育出版社2020年版，普高教科书化学第二册（必修加选修）第16页中“铜与稀硝酸反应”实验的改进与创新。一、 铜与稀硝酸反应演示实验在中学化学教学中的地位与作用铜与稀硝酸反应演示实验是为了证明稀硝酸具有强氧化性而设置的，其原理分析、操作步骤、现象描述、相关计算和实验创新是常见的高考考点。（但该实验的课本原有设计却存在不足）二、课本原有实验和相关改进实验的不足（课本中原有实验装置图）1、课本实验中产生的NO，会与残留在反应器里的O2反应，生成红棕色的NO2，不易直接观察到无色NO的生成。2、铜片浸在稀硝酸中，不能控制反应进行的程度，造成原料浪费。3、
2、反应后残留在反应器中的NO、NO2气体、无法通过NaOH溶液而被吸收，易引起环境污染。许多论文只是针对第1点不足进行研究，提出改进方案，但仍未能解决上述第2、3点不足，如中学化学2020年第七期第22、23页，2020年第四期第22页等3个关于Cu与稀硝酸反应实验的改进都存在此缺憾。（基于此，我们也对该课本实验进行了某些改进）三、 改进实验的创新之处1、利用苯作隔离层浸没铜丝，可防止氧气残留，同时可控制反应进行程度。2、排液法能确保在反应器中收集的气体，是无色的NO。3、在干燥圆底烧瓶中排空法收集NO，可看到无色NO向着生成红棕色NO2气体的转化。4、用浓NaOH溶液作吸收剂，可全部吸收尾气，
3、防止环境污染。（接下来，我们就用这套改进装置，进行课堂模拟演示）四、改进实验课堂模拟演示质疑从铜与浓硝酸反应的实验中，我们已经知道浓硝酸具有强氧化性，但硝酸会不会像硫酸那样，只有浓溶液才有强氧性呢？铜到底能否与稀硝酸反应，如果反应，其产物又会是什么呢？为了探究这个问题，接下来我们利用改进装置，进行实验分析。展示1、如图安装好仪器，检查装置的气密性。质疑如何检查这套装置的气密性呢？演示打开反应器与烧瓶之间的止水夹K1，关闭试剂瓶与烧瓶之间的止水夹K2，经长颈漏斗往大试管中注水，将长颈漏斗下口浸没，并形成一段水柱差，静置一段时间，如果水面不下降，则表明装置的气密性好。讲述这是一套已经安装、并经过检
4、验气密性良好的改进装置，现在我们就利用这套装置来进行下面的实验。展示2、打开止水夹K1、K2，经长颈漏斗往大试管中加入苯至苯层约为1cm高，后改加稀硝酸至苯层恰好接触大试管橡胶塞，防止氧气残留。展示3、关闭止水夹K1，将铜丝伸入稀硝酸中，观察溶液颜色变化和试管上部收集到的气体颜色。质疑将铜丝插入稀硝酸中，可看到什么现象？并由此判断铜丝与稀硝酸能不能反应呢？小结有气体放出，铜与稀硝酸能够反应。质疑但是常温下该反应速率较慢、现象不太明显。有什么简单的方法能够使反应加快、现象更明显呢？小结适当加热。讲述现在给反应器适当加热，在加热反应的过程中请注意观察稀硝酸溶液颜色和反应器中上部液面的变化。一段时间
5、后，铜丝会与稀硝酸脱离，反应即自行停止，这时只要将铜丝再次插入稀硝酸中，反应又可以继续进行，从而有效地控制了反应进行的程度。小结溶液逐渐变蓝，说明该反应过程中有Cu2+生成、以硝酸铜形式存在。反应器中的溶液液面逐渐下降，且上部空间呈无色，说明在生成硝酸铜的同时，有无色气体生成。质疑该无色气体是什么？会具有怎样的性质呢？为了解决这个问题接下来我们继续进行实验分析。展示4、将铜丝提至试管顶部，打开止水夹K1，在反应器中的气体压入圆底烧瓶的过程中，观察气体颜色的变化。质疑 在打开止水夹K1，将反应器中的气体压入圆底烧瓶，与烧瓶中空气混合的过程中，气体颜色有什么变化？其变化原因是什么？小结气体由无色转
6、化为红棕色，这一现象对应的化学原理是无色的NO与烧瓶中的O2反应生成红棕色的NO2。通过刚才的演示实验，我们知道稀硝酸同样具有强氧化性，能够将铜氧化，生成了硝酸铜和NO，依据反应过程中氢、氧元素原子物质的量守恒，可知还应该有水生成，将铜与稀硝酸反应的化学方程式配平为： 3Cu + 8HNO3（稀） = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O质疑实验分析到这儿，有同学可能已经在思考：实验后残留在圆底烧瓶中的气体，其中含有NO2，有毒易造成环境污染，必须进行处理。如何处理呢？实验的设计我们可以知道：最后一个仪器试剂瓶中装的溶液是用来处理尾气的。为了加快吸收速率，确保NO2被充分吸收，试剂瓶中最
7、好装什么溶液呢？小结氢氧化钠溶液。质疑要将试剂瓶中的氢氧化钠溶液导入烧瓶吸收NO2，又该如何操作呢？ 小结增大试剂瓶内压强或减小烧瓶内压强，将氢氧化钠溶液导入圆底烧瓶。讲述接下来就用增大压强的办法来处理尾气，请大家注意在处理的过程中圆底烧瓶中气体颜色的变化。展示5、夹好止水夹K1，将试剂瓶中的NaOH溶液鼓入圆底烧瓶中，吸收NO2防止污染，观察圆底烧瓶中气体颜色的变化。质疑这时烧瓶内气体的颜色又有什么变化呢？它说明了什么问题？小结烧瓶内气体由红棕色变化为无色，表示氢氧化钠溶液已经将NO2充分吸收。五、改进实验自我评价通过刚才的改进实验课堂模拟演示，我们可以看出：采用苯作隔离层，能有效防止O2残留，确保反应器中收集到的气体是无色NO；通过铜丝上下移动，可以较好地控制反应进行的程度；鼓入浓NaOH溶液吸收NO2，及时处理尾气防止了环境污染。与课本原有实验设计对照，改进后的实验，过程更加严谨、现象更加明显，更注重于安全环保和原料的充分利用。同时明确“质疑”是创新之源，在不改变原理和要求的前提下，针对课本实验设计的不足进行分析讨论，结合自身实践实施实验改进，有利于创新精神的培养和科学素质的提高。
