硝酸氧化性實驗的改進(jìn)和補充

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


問題提出:

  

  硝酸是一種典型的氧化性酸,不論濃硝酸還是稀硝酸,均具有較強的氧化性。為說明硝酸的氧化性,課本安排了[實驗1-7],通過濃、稀硝酸與銅反應(yīng)來說明。反應(yīng)方程式如下:

  

  Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

  

  3Cu+8HNO3(。=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

  

  在教學(xué)實踐中,我們發(fā)現(xiàn)該實驗存在許多不足,如邊實驗邊系塑料袋不僅操作麻煩、易出現(xiàn)漏氣污染環(huán)境,而且在系塑料袋時會影響學(xué)生對實驗的觀察等;更為嚴(yán)重的是由于試管中存在空氣會干擾銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物NO的觀察(NO容易被空氣中的氧氣所氧化)。。針對上述問題,筆者在教學(xué)實踐中對硝酸氧化性實驗做如下的改進(jìn)與補充,供教師們參考。

  

  1、改進(jìn)后的實驗裝置

  

  

  

  2、實驗操作及主要事項

  

  1)按圖1組裝好實驗裝置,并檢查裝置的氣密性。;

  

  2)在各實驗裝置中裝入對應(yīng)的物質(zhì);

  

  3)打開K1、K2、K3、K4四個止水夾,并打開分液漏斗活塞,使12.0mol/LHNO3迅速流經(jīng)C并進(jìn)入使館B與D,當(dāng)B與D試管中充滿硝酸溶液時,關(guān)閉分液漏斗活塞。此時可看到試管B與D中銅與硝酸開始反應(yīng),銅表面有氣泡產(chǎn)生,溶液逐漸呈蘭色,錐形瓶A和E中氣體逐漸呈紅棕色。通過對比,可以發(fā)現(xiàn)試管B中反應(yīng)更加劇烈,產(chǎn)生氣泡和溶液變蘭的速度要D試管更快。

  

  4)關(guān)閉K1和K3,打開分液漏斗活塞,此時可觀察到試管中液面下降,而分液漏斗中液面上升,B試管上部充滿紅棕色氣體。銅與硝酸的反應(yīng)一直保持到兩者相互脫離;

  

  5)關(guān)閉K2和K4,打開K3,此時可見試管D中液面下降,分液漏斗中液面上升,D試管上部充滿無色氣體。銅與硝酸的反應(yīng)一直持續(xù)到兩者相互脫離。

  

  3、說明:

  

  1)實驗開始前,預(yù)先在試管D中加入一半的水,目的在于加入濃硝酸時起稀釋作用。加酸時,讓溶液充滿整個B、D試管,目的在于趕跑反應(yīng)體系中的空氣;連接A、E裝置的目的在與吸收反應(yīng)時產(chǎn)生的NO和NO2,減少對空氣的污染。

  

  2)為節(jié)約硝酸的用量,實驗前加入分液漏斗的硝酸不宜過多,只要保證能充滿B、C、D三支試管即可;

  

  3)本實驗的優(yōu)缺點。優(yōu)點在于:①實驗裝置等準(zhǔn)備工作在實驗前即可完成,實驗時只需把成套裝置搬到課堂即可演示,節(jié)約寶貴的課堂教學(xué)時間;②銅與濃、稀硝酸反應(yīng)在步驟3)中同時進(jìn)行,對比性強,便于學(xué)生分析對比;③利用步驟4)和5)證明濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的氣體產(chǎn)物的差異----分別是二氧化氮和一氧化氮,避免課本實驗中空氣的干擾,利于觀察;④由步驟3)中裝置E有紅棕色氣體和步驟5)中試管D中觀察到無色氣體兩現(xiàn)象,進(jìn)一步推演NO容易被空氣中氧氣氧化為二氧化氮的結(jié)論;⑤整個實驗在密封體系中進(jìn)行,可以避免氣體產(chǎn)物對空氣的污染。缺點在于:①裝置較為復(fù)雜。為避免干擾,教學(xué)時要指明觀察要素;②耗濃硝酸的量較多。為節(jié)約藥品,在保證實驗開展的前提下,實驗時盡可能用較小的試管。

  

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