第一篇：銅與濃、稀硝酸反應的實驗改進

銅與濃、稀硝酸反應的實驗改進

湖北省黃岡市紅安縣第一中學

柯國祥

王衛明

438400 銅與硝酸反應的實驗是高中化學中很重要的實驗之一。高中教材中有銅與濃、稀硝酸反應的實驗，裝置圖如下：

銅片濃硝酸NaOH溶液銅片稀硝酸NaOH溶液

以上實驗的缺點有：

1、即使有氫氧化鈉溶液處理氣體產物，但處理效果不佳，很易污染環境，威脅教師、學生的健康；

2、由于反應固體和液體不易分離，無法控制實驗的結束；

3、實驗所用試劑較多，造成試劑浪費；

4、無法證明銅片與稀硝酸反應的產物是NO。

針對以上問題，我對這個實驗做了如下的改進。

一、實驗原理：

涉及到的化學反應：Cu+4HNO3(濃)=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、實驗用品

儀器：注射器1個，小藥瓶4個。

試劑：銅片、濃硝酸、稀硝酸、NaOH溶液。

三、實驗過程：

實驗一

向注射器中裝入一片銅片，小藥瓶中盛裝濃硝酸。將針頭插入小藥瓶，向后拉推桿吸取少量濃硝酸，觀察現象。銅片與濃硝酸劇烈反應，生成紅棕色氣體。輕推注射器推桿，使液體與銅片分離從而反應停止。看到原盛有濃硝酸的小藥瓶中的液體變為藍色。之后拔出針頭，迅速插入另一盛有NaOH溶液的小藥瓶中，緩慢推注射器推桿，使殘留在注射器內的氣體被NaOH溶液吸收。又看到原盛有NaOH溶液的小藥瓶中紅棕色氣體消失。

結論為：發生反應Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；

2NO2+2NaOH= NaNO2+ NaNO3+H2O 實驗二

繼續用實驗一所用注射器和銅片，將針頭插入盛裝稀硝酸的小藥瓶，向后拉推桿吸取少量稀硝酸，觀察現象。可以看到銅片與稀硝酸反應較緩慢，生成無色氣體，進入注射器的無色液體變為藍色。一段時間后，輕推注射器推桿，使液體與銅片分離從而使反應停止。再拔出針頭，迅速向后拉注射器推桿，觀察現象。看到空氣進入后無色氣體變為紅棕色。之后將針頭插入另一盛有NaOH溶液的小藥瓶中，緩慢推注射器推桿，使殘留在注射器內的氣體被NaOH溶液吸收。看到原盛有NaOH溶液的小藥瓶中紅棕色氣體消失。

結論為：發生反應3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；

2NO+O2=2NO2；

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

四、實驗成功關鍵點

1、由于銅與濃硝酸反應很劇烈，應用注射器吸入很少量的濃硝酸，只要能觀察到明顯的紅棕色氣體即可。否則注射器針頭在轉移到另一盛有NaOH溶液的小藥瓶中的過程中會使NO2泄露，造成污染。

2、該實驗無法加熱，為了加快銅與稀硝酸反應的速率，可適當增大稀硝酸的濃度。

3、用NaOH溶液處理氣體產物時，推注射器推桿一定要緩慢，否則會因小藥瓶內氣壓過大而出現事故。

五、實驗創新之處

1、試劑用量少。整個實驗中，所需試劑為一片銅片、約10ml濃硝酸、約10ml稀硝酸、20mlNaOH溶液，用品只需注射器1個，小藥瓶4個，試劑用量大大減少，材料簡單易得且可重復多次使用。

2、實驗污染小。反應物用量少，則生成的有毒氣體少。同時，緩慢推注射器推桿的操作也可使有毒氣體被吸收得更充分。

3、操作簡單易行。由于操作簡單，此實驗適合學生做小型分組實驗，克服了只由教師作演示實驗而學生觀察效果不太好的缺憾。

4、可隨時控制實驗的開始和結束。拉注射器推桿可使銅與硝酸接觸從而使反應發生，推注射器推桿可使銅與硝酸分離從而使反應結束，操作簡單可行。

5、現象明顯，對比效果好。

6、利于對反應產物的研究。反應剩余的液體在原盛裝有硝酸的小藥瓶內，反應剩余的氣體可短時保留于注射器中，可取樣后對反應產物進一步研究。生成NO后，在空氣中迅速向后拉注射器推桿，可使空氣進入注射器內，無色氣體變為紅棕色的現象很明顯，進而可證明銅于稀硝酸反應的產物使NO。

7、形式新穎，能激發學生學習興趣。用注射器代替試管，可以讓學生覺得化學實驗也通過

我們身邊的廢舊物品來完成，達到廢物利用的目的。

第二篇：銅與稀硝酸反應演示實驗的改進

銅與稀硝酸反應演示實驗的改進 蔡燕丹、梁威威、劉宇文、楊彥斐

【問題的提出】

現行人教版高中化學第二冊《硝酸》一節中銅與稀硝酸反應的演示實驗，筆者認為有以下不足：

⑴演示實驗前未充分考慮到一氧化氮極易被氧化的性質，裝置內的空氣沒有排除，反應后試管內會有一定量的紅棕色氣體生成，使實驗的對比性不強，效果不甚理想。教師往往需要引導學生再作討論分析，才能消除學生疑惑，得出正確的結論。

⑵使用教材中的裝置進行實驗演示，反應一旦開始，就只好任其將反應進行下去，直到反應物銅或稀硝酸消耗完為止。常常是師生活動已告段落，化學反應仍激烈進行著。有經驗的教師會注意到限量使用反應物以控制反應的進行，但不能保證每次控制都恰到好處。⑶每進行一次課堂實驗演示，教師都必須從頭再來，重復進行的儀器安裝和取加試劑的操作既繁瑣又耗時，對平行班級較多的學校來說，造成的試劑浪費和環境污染也是顯而易見的。

鑒于此，筆者對此實驗認真進行了分析探討，對實驗裝置及操作方法進行了改進。

【實驗改進】 【方案一】

實驗說明：

裝置的氣密性完好與否，是演示實驗成敗的關鍵，必須在裝置的氣密性檢查完好后，方可進行后續操作。

【改進后的實驗優點】

5.本實驗現象明顯，能充分體現演示實驗的直觀性，功能性，目的性。

6.通過該演示實驗的改進，能培養學生對實驗設計的科學性、安全性、可行性、嚴密性的了解和認識，為今后學習《化學實驗方案設計》形成鋪墊。同時，能積極調動學生對實驗儀器功能應用的探索興趣，對無氧條件下進行實驗的制備也得到一定的啟發。

7.改進后的實驗省時、省料、無污染。

總之，改進后的該演示實驗，有較好的推廣使用價值。【方案二】

取一支潔凈的100毫升注射器，在注射器的細管口接一小段5厘米長的橡膠管。抽出針栓，加入3-5塊銅片。用彈簧夾夾緊橡膠管，再加入約15毫升稀硝酸。將針栓推入后使橡膠管一端朝上，打開彈簧夾，推動針栓至注射器內空氣排完為止。夾上彈簧夾，銅與稀硝酸反應。產生氣體后，再把彈簧夾打開抽入空氣。實驗完畢，將注射器插入盛有稀堿溶液的燒杯中，終止反應。

【實驗優點】

第三篇：某實驗小組欲探究碳與濃硝酸反應的情況。

某實驗小組欲探究碳與濃硝酸反應的情況。

甲同學設計了圖1裝置，認為若有紅棕色氣體產生就說明碳與濃硝酸發生了反應。

(1)乙同學認為甲同學的結論是錯誤的，他的理由是____________________ ________(用化學方程式表示)，所以他認為應該檢驗________(填化學式)的產生來證明碳與濃硝酸發生了反應。為此乙同學查閱相關資料得知“0 ℃時四氧化二氮為液體”，從而改進了實驗裝置如圖2所示。

(2)為了減少干擾，對于A裝置有下面4種操作方案，其中最合理的是(填寫數字序號)________。

①將炭與濃硝酸一同放在裝置中加熱； ②先加熱濃硝酸，然后將炭投入其中； ③先加熱炭，再加入冷濃硝酸； ④先加熱炭，再將炭投入冷濃硝酸中。(3)請用平衡移動原理解釋B裝置的作用

________________________________________________________________________________________________。

(4)C裝置中出現的現象是______________，經檢測C的溶液中還含有少量氮元素，只以NO－3形式存在，寫出生成該離子的化學方程式_________________。

解析(1)該反應是在加熱的條件下進行的，而加熱時濃硝酸也能分解產生紅棕色的NO2氣體；要驗證碳與濃硝酸反應的進行，需要檢驗氧化產物CO2；(2)為防止濃硝酸分解應該是先加熱炭，再將炭投入冷濃硝酸中；(3)因存在：2NO2

N2O4平衡體系，該過程是放熱的，用冰水冷卻，降低溫度促進N2O4液化，使平衡右移，從而除去混合氣體中的NO2。(4)得到的CO2和氫氧化鋇作用生成難溶的BaCO3，故C中出現白色沉淀。因為C中的氮元素以NO－3形式存在，所以，必然有氧氣參與了反應，其生成該離子的方程式為：

4NO2＋O2＋2Ba(OH)2===2Ba(NO3)2＋2H2O。

答案(1)4HNO3=====4NO2↑＋O2↑＋2H2O CO2

(2)④

(3)因存在平衡體系：2NO2

N2O4，降低溫度N2O4液化，△使平衡右移，從而除去混合氣體中的NO2

(4)溶液變渾濁(或產生白色沉淀)4NO2＋O2＋2Ba(OH)2===2Ba(NO3)2＋2H2O

第四篇：鈉與氯氣反應實驗改進方案

鈉與氯氣反應實驗改進方案

水富一中 牟利平

一、實驗改進原因

在現行人教版必修2中，鈉與氯氣反應實驗是一個重要的演示實驗，教材中的實驗方法雖然裝置簡單、操作方便、現象明顯，但是存在一個明顯的不足——“將盛有氯氣的集氣瓶迅速倒扣在鈉的上方”，在這個操作中氯氣容易外逸，污染環境，影響師生健康。

二、改進實驗 1.實驗用品

酒精燈 鐵架臺 具支燒瓶 具支試管 燒杯 小刀 鑷子 鑰匙 試管夾 漏斗 濾紙 玻璃管 KMnO4、濃HCl、NaOH、金屬鈉、細沙 2.操作方法（1）檢查氣密性。（2）添加藥品。

a.具支試管里面盛裝2g左右的KMnO4，然后將膠塞復位、塞緊，取下注射器吸入10ml濃HCl，然后復位、塞緊在針頭上

（此處為生成氯氣2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O）； b.具支燒瓶瓶底放上一小塊鈉（取用可以鈉用玻璃管），然后將膠塞復位、塞緊，取下注射器吸入10mlNaOH，然后復位、塞緊在針頭上

（吸收未反應完的氯氣2NaOH + Cl2 == NaCl+ NaClO + H2O）;c.尾氣吸收裝置。用一個小燒杯盛裝一定量的NaOH,漏斗倒置在液面上。3.實驗現象

具支試管、具支燒瓶里面都充滿了黃綠色氣體，點燃酒精燈，可觀察到鈉塊受熱后，首先熔化，然后在氯氣中劇烈燃燒，發出黃色火焰，生成大量的煙。4.廢氣處理

（1）待具支試管里面反應結束后，用另一支盛裝NaOH的注射器，處理具支試管里面殘留的氯氣；

（2）待燒瓶冷卻后，將燒瓶膠塞上注射器里面的NaOH全部注入燒瓶內，吸收燒瓶內剩余的氯氣。5.實驗優點

（1）取材容易，易于組裝，操作方便，現象明顯；將制取氯氣的裝置和鈉與氯氣反應裝置連在一起，無空氣污染，最后的廢氣處理非常有效，有利于培養學生愛護環境的環保意識。

（2）此實驗還讓學生知道生成氯氣的另一個反應；取用鈉的時候可以采用玻璃管從鈉塊中間鉆取出一小塊，可以清楚的觀察金屬鈉的顏色，完全可以推廣到鈉的性質實驗中去，有助于培養學生的創新能力。

（3）此裝置除了做鈉與氯氣反應，還可以做氯氣與鐵、銅反應等。（4）容易推廣為教師演示實驗和學生實驗，提高教學效果。6.實驗注意事項

（1）必須檢查氣密性，防止氯氣泄露。（2）鈉塊上不能有煤油，否則會影響實驗現象。

（3）最后撤裝置時，先撤尾氣吸收裝置，再撤酒精燈，否則會倒吸。

第五篇：鈉與水反應的實驗改進與創新

鈉與水反應的實驗改進與創新

一、反應原理：

Na + 2 H2O == 2 NaOH + H2 ↑

二、實驗裝置如右圖（高一化學教材P171）：

三、實驗步驟：

1、先切一小塊鈉（綠豆大），用刺了小孔的鋁箔包好；

2、用鑷子夾住，放在圖中的試管口下(試管已裝滿水)；

3、等試管集滿氣體時，用大拇指堵住試管口并從溶液中取出，向下移近酒精燈點燃；

4、最后向燒杯中滴加無色的酚酞試液。

四、實驗現象：

1、反應過程中，有氣泡逸出；

2、試管中的氣體點燃時能聽到尖銳的爆鳴聲；

3、滴加酚酞溶液時，溶液呈紅色。

五、結論

金屬Na與H2O反應，生成了H2和NaOH。

六、分析

本實驗的成功率還可以，優點就在于當檢驗生成的氣體（H2）時，能聽到尖銳的爆鳴聲，學生容易觀察（聽）到，現象較明顯；但在實驗過程中還存在著一些弊端：

首先，該實驗的最大缺點就在于它的操作，該實驗的操作較復雜，學生很難獨立完成；其次，由于鈉與水反應生成的氫氧化鈉是強堿，有很強的腐蝕性，而在試管集滿氣體后，我們必須

把手伸進NaOH溶液中，用拇指堵住試管口，把試管從溶液中移出，此時NaOH對我們的皮膚會產生一定的腐蝕，雖然當時感覺不到，但終究還是影響我們的身體健康。再者，當在酒精燈上點燃H2時，產生尖銳的爆鳴聲，相當一部分學生不敢操作，且如果環境較吵鬧時，容易產生干擾。所以，要很好地完成這一實驗是有一定的難度的，且具有一定的危險性和不可靠性，因此很有必要對其作出改進。

<實驗改進一>實驗裝置如下圖（課本P29）

具體操作步驟如下：

1、在一個空塑料瓶中裝入約3／4體積的水,用手擠壓瓶子,使水面上升至近瓶口,排走瓶中的大部分空氣。

2、在膠塞上固定一根大頭針,用針扎起一塊黃豆粒大小的金屬鈉,迅速塞住擠癟的瓶口,倒置(如上圖)并不斷搖動塑料瓶。

3、待反應完全后,反應產生的氣體,使擠癟的瓶子復原,取下塞子,迅速用拇指堵住瓶口,并將瓶口移近火焰,檢驗鈉與水反應所生成的氣體。

4、最后向瓶中的溶液滴加酚酞溶液。

在這個實驗中作出的改進的地方有：①用廢舊的塑料瓶充當反應的容器,②用帶有大頭針的膠塞來固定金屬鈉;同原來的實驗裝置及操作相比較要簡單得多,而且還能輕易地收集到反應后生成的氣體，現象明顯，成功率高。

但是，用廢舊塑料瓶代替實驗室的玻璃反應容器,同樣存在一定的弊端,因為用廢舊塑料瓶充當反應容器,只考慮到了收集氣體的方便性，卻忽略了實驗操作過程,擠癟一個塑料瓶對于男生來說是輕而易舉的,但對于一些女生來說，要擠癟一個塑料瓶就就比較困難了;其次，在反應的過程中還隱藏著另一個問題（這也是由第一個弊端引起的），假設在擠癟塑料瓶時擠壓的程度不夠，塑料瓶中還存在著大量的空氣，由于該反應是放熱反應，生成的H2在瓶中就會與空氣混合發生劇烈爆炸（另外:當擠壓的程度不夠，而取用金屬鈉的量又太多時，在反應過程中同樣會產生爆炸；這兩弊端在學生實驗中已得到證實）；最后，當點燃塑料瓶內的氣體時，必須把塑料瓶傾斜，這樣有可能使瓶內的液體流出，而把酒精燈澆滅。

顯然，本改進實驗還存在相當多的不足之處，它仍有待改進。

既然是用檢驗H2純度的方法來驗證生成的氣體,那么如果能讓H2在空氣中安靜地燃燒，則一切問題不就都解決了？

<實驗改進二>實驗裝置如右圖所示:

本實驗的操作步驟，與上一實驗基本一樣，只是要先往水里滴入無色酚酞，再與金屬鈉反應；在最后檢驗生成的氣體時的操作如下：

1、待反應完后，用手擠壓右邊橡皮管（內有一顆小玻璃珠，結構與堿式滴定管的滴管口構造相同）。

2、在導管口把氣體點燃。

通過現象可發現，U形管右邊（用作反應的的一端）的液面會下降，而左端（不用作反應的一端）的液體將從漏斗口流進漏斗，這是因為鈉與水反應生成的氣體難溶于水，則右邊的氣壓增大，液面也隨之下降，而根據聯通器原理知道：不用作反應的左邊的液面將升高（裝在U形管上的膠塞與漏斗就起了防止U形管內的液體溢出裝置的作用），顯而易見：這證明反應中有氣體生成；而U形管內的液體呈現紅色，說明生成了NaOH（在反應前滴加了酚酞試液）。

該改進實驗現象明顯，操作也較簡單，也避免了因H2不純點燃而產生爆炸的現象，成功率相當高；但由于U形管是一種比較易碎的玻璃儀器，所以本實驗仍存在著它的不足之處，怎么辦？ <實驗改進三>實驗裝置如下圖所示:

用玻璃管和導管代替U形管，本實驗的操作步驟及反應現象與上一實驗基本相同，不過該實驗更有趣，因為用玻璃管與細長導管代替U形管，管中的液體在反應過程中能從右邊細長的導管與漏斗連接處噴出來，這樣就可以形成一個美麗的噴泉（紅色），增加實驗的趣味性。

用玻璃管代替U形管就解決了U形管易碎的缺點，而且增加了實驗的趣味性，同時上一實驗所具備的優點，在這一實驗中都能得到體現，所以用它作為演示實驗或學生實驗是比較合適的。

縱觀以上四個實驗可知：前兩個實驗都有一個共同點——在檢驗生成的氣體時都是從聽覺上感覺的，容易受外界噪聲的影響，且操作難于控制；而后兩個實驗操作較簡單，現象明顯，在檢驗生成的氣體時，都是從視覺上觀察到的，大大減少了外界對實驗現象的影響，實驗成功率相當高，且第四個實驗的趣味性更強；因此，用第四個實驗作為金屬Na與H2O反應的實驗裝置是值得提倡的，當然如果條件不充分時，我們采取第三個實驗也是未嘗不可的。