銅與稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。從理論上講，實驗現(xiàn)象應(yīng)為生成無色氣體，在試管口遇到空氣后變?yōu)榧t棕色。但傳統(tǒng)的銅與稀硝酸反應(yīng)實驗直接在試管中進(jìn)行，實驗操作中氣體往往在液面上就變色，即使可用排水法收集到無色的NO，也無說服力，因為NO氣體有可能由NO2與H2O反應(yīng)生成的。實驗現(xiàn)象與理論無法吻合，給教學(xué)帶來負(fù)面影響。因此必須對這一實驗進(jìn)行必要的研究，提出改進(jìn)措施。
2、研究目的與要求
（1）改進(jìn)后的實驗必須達(dá)到以下要求：節(jié)約藥品、操作簡便、現(xiàn)象明顯、沒有污染。
（2）通過對“稀硝酸氧化性實驗的改進(jìn)”這一研究，提高創(chuàng)新意識和動手解決實際問題的能力。
3、實驗方案
方案一
實驗步驟及現(xiàn)象
(1)按圖1所示連接好儀器。
(2)取下帶有分液漏斗的膠塞，將繞成螺旋狀的銅絲一端插入塞內(nèi)。(注：銅絲應(yīng)插緊，否則會掉入U形管，使實驗失敗)。
(3)將活塞打開，從U形管較長的管口注入稀硝酸，直到碰到塞子的下沿，且液面上不再留有氣泡為止，保證銅絲與稀硝酸接觸時無空氣。
(4)關(guān)閉活塞，可以用酒精燈在U形管的短管一側(cè)加熱，當(dāng)銅絲上有氣泡產(chǎn)生時立即撤燈。銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體將稀硝酸排向長管，使銅絲與稀硝酸脫離接觸后，反應(yīng)自行停止，管內(nèi)有無色氣體生成。
(5)將活塞慢慢打開，U形管的長管中的稀硝酸又回落到短管內(nèi)，分液漏斗有紅棕色氣體出現(xiàn)。
實驗評價
稀硝酸反應(yīng)在缺氧條件下進(jìn)行，可以長時間觀察到無色NO氣體：驗證了NO和O2反應(yīng)生成NO2氣體及NO難溶于水的性質(zhì)：該實驗器材簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯，可以重復(fù)使用(關(guān)閉分液漏斗活塞并適當(dāng)加熱，又可以得到無色氣體)。
方案二：
實驗步驟
(1)如圖2，在注射器中放三小塊銅片，將注射器活塞推到底部。
(2)將輸液管插入預(yù)熱過的稀硝酸中，吸入20mL硝酸后，關(guān)閉輸液管夾，然后將輸液管下端放入盛有4mol／L氫氧化鈉溶液的燒杯中(注：在實驗進(jìn)行過程中要慢慢地將注射器向上拉出，因摩擦力的存在，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體不容易使活塞向上運(yùn)動)。
(3)待反應(yīng)停止后，打開輸液管夾，將注射器中的溶液全部排入燒杯中(氣體不要排出)，然后將輸液管下端移出液面，吸入約2倍NO體積的空氣。
實驗現(xiàn)象
銅與稀硝酸反應(yīng)較慢，銅片周圍產(chǎn)生小氣泡，有無色氣體生成，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色：當(dāng)注射器中溶液排入燒杯時，有藍(lán)色沉淀生成：注射器吸入空氣后，無色氣體變?yōu)榧t棕色。
實驗評價
本實驗反應(yīng)在缺氧條件下進(jìn)行，能觀察到NO的“廬山真面目”——無色氣體：實驗中沒有向空氣中排放有毒氣體，避免了空氣受到污染：器材簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯。
方案三
實驗步驟及現(xiàn)象
(1)按圖所示連接裝置圖，檢查氣密性后在干燥管加入銅片，在燒杯中加入適量預(yù)熱的稀硝酸。
(2)打開止水夾，用注射器慢慢抽取干燥管內(nèi)的空氣，稀硝酸沿著干燥管慢慢上升，直到充滿整個干燥管，停止抽拉注射器，關(guān)閉止水夾，觀察到干燥管內(nèi)銅片溶解，且表面有氣泡產(chǎn)生，溶液上方氣體為無色，溶液變成藍(lán)色，液面下降。
(3)反應(yīng)停止后，打開止水夾，用注射器抽取干燥管內(nèi)的氣體(事先已將注射器內(nèi)原有的空氣推出)，關(guān)閉止水夾后取下注射器，并抽取一定的空氣，可觀察到有紅棕色氣體生成。
實驗評價
此實驗設(shè)計簡單可行，操作方便、現(xiàn)象明顯，不僅能清晰地觀察到無色的NO，還能觀察到NO氣體容易被氧化成紅棕色的NO2的過程，而且可以重復(fù)使用。
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