硝酸的强氧化性是中学化学教学的重点内容。浓、稀硝酸和铜的反应也是重要的演示实验,教材中的实验过程是:在两支试管中各放入一小块铜片,分别加入少量浓硝酸或稀硝酸,立即用带导管的胶塞塞住试管口,并将导管伸入盛有氢氧化钠溶液的试管中,观察现象。铜和稀硝酸反应,由于试管内存在空气,只能观察到红棕色气体,观察不到无色气体。另外,浓硝酸和铜的反应观察到现象后,反应不能及时停止,只能等到硝酸或者铜片反应完,造成对药品的浪费;浓硝酸和铜的反应过快,产生的NO2可能外逸污染空气。
针对以上问题,笔者进行了改进,并取得了明显效果。原实验装置图和改进后的实验装置图如下:
改进后的实验操作步骤如下:
(1)打开分液漏斗的活塞,从U型管一端通过小漏斗注入稀硝酸,使液面刚好上升到活塞处为止,关闭分液漏斗活塞。
(2)反应开始后,可观察到有无色气体从溶液中逸出并聚集在铜丝附近,待生成的气体压强逐渐增大而使硝酸液面和铜丝脱离接触后,反应自行停止。
(3)打开分液漏斗的活塞,无色气体进入分液漏斗,可观察到红棕色气体。如向装置中注入浓硝酸,反应开始后,可直接观察到红棕色气体聚集在铜丝附近,等到硝酸液面和铜丝脱离接触后,反应可自行停止。
(4)反应结束后,向分液漏斗中加入NaOH溶液,吸收里面的氮氧化合物。
改进后的实验装置的优点:
(1)装置简单,操作方便,现象明显,成功率高。
(2)整个装置为全封闭,无污染,安全可靠。
(3)反应可控制,节约药品。
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