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标题 铜与硝酸反应实验的微型化改进
范文 周兆勇
一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点
实验1教材实验装置如图1所示,在具支试管的底部放铜片,借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸,收集气体采用的是排水集气法,引导学生对实验现象进行观察。
实验2仍用图1所示的装置,借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3,继续采用排水集气法收集气体,引导学生对实验现象进行观察。
图1实验优点:借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应,节约了药品,同时也便于操作,实验教学时间缩短。
不足之处:
(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。
(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体,只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢,造成对教室环境的污染。
(3)从实验装置来看,铜片浸于浓硝酸中,所以反应快慢无法控制,产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。
(4)借助于图1的实验装置,最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO,这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢?学生会认为存在着2种可能性:其一,先前Cu与浓HNO3反应后,在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO;其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO,而直接解释为后种结论说服力不强。
二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计
1.实验装置
装置如图2所示。
图22.实验内容
将2片铜片分别置于U形管和具支试管内,向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封,接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。
实验1将4~5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象:
(1)溶液由无色变为蓝绿色,说明生成了硝酸铜;
(2)还可以看到红棕色气体,生成NO2;
(3)用手去摸试管的底部,有烫手的感觉,说明是放热反应。
实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端,NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸,可以观察的实验现象:U形管里铜片与水原来不反应,此时在其表面不断有小气泡生成,U形管小端的气体仍然无色,说明了铜与稀硝酸作用(NO2气体与水的反应产物)生成了无色的气体NO。
实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯,借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气,可以观察到的实验现象:多用滴管内很快出现了红棕色的气体,说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体,进一步证实无色气体为NO。
设计实验时如果缺乏科学的态度和方法,稍有疏忽就会出现科学性错误,这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详,以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单,用试剂少,时间短,效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废,提高实验的安全程度。当然,微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小,我们在实验设计时,要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求,在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。
(收稿日期:2014-01-20)
一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点
实验1教材实验装置如图1所示,在具支试管的底部放铜片,借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸,收集气体采用的是排水集气法,引导学生对实验现象进行观察。
实验2仍用图1所示的装置,借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3,继续采用排水集气法收集气体,引导学生对实验现象进行观察。
图1实验优点:借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应,节约了药品,同时也便于操作,实验教学时间缩短。
不足之处:
(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。
(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体,只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢,造成对教室环境的污染。
(3)从实验装置来看,铜片浸于浓硝酸中,所以反应快慢无法控制,产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。
(4)借助于图1的实验装置,最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO,这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢?学生会认为存在着2种可能性:其一,先前Cu与浓HNO3反应后,在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO;其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO,而直接解释为后种结论说服力不强。
二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计
1.实验装置
装置如图2所示。
图22.实验内容
将2片铜片分别置于U形管和具支试管内,向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封,接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。
实验1将4~5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象:
(1)溶液由无色变为蓝绿色,说明生成了硝酸铜;
(2)还可以看到红棕色气体,生成NO2;
(3)用手去摸试管的底部,有烫手的感觉,说明是放热反应。
实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端,NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸,可以观察的实验现象:U形管里铜片与水原来不反应,此时在其表面不断有小气泡生成,U形管小端的气体仍然无色,说明了铜与稀硝酸作用(NO2气体与水的反应产物)生成了无色的气体NO。
实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯,借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气,可以观察到的实验现象:多用滴管内很快出现了红棕色的气体,说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体,进一步证实无色气体为NO。
设计实验时如果缺乏科学的态度和方法,稍有疏忽就会出现科学性错误,这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详,以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单,用试剂少,时间短,效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废,提高实验的安全程度。当然,微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小,我们在实验设计时,要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求,在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。
(收稿日期:2014-01-20)
一、教材中铜与硝酸的反应装置和优缺点
实验1教材实验装置如图1所示,在具支试管的底部放铜片,借助于分液漏斗向试管中加2 mL的浓硝酸,收集气体采用的是排水集气法,引导学生对实验现象进行观察。
实验2仍用图1所示的装置,借助于分液漏斗向试管中加5 mL H2O用来稀释HNO3,继续采用排水集气法收集气体,引导学生对实验现象进行观察。
图1实验优点:借助于同一个实验装置完成了Cu与浓、稀HNO3的反应,节约了药品,同时也便于操作,实验教学时间缩短。
不足之处:
(1)实验采用的排水集气法,NO2气体收集效率低。
(2)反应结束后,在装置内还存在多余的气体,只要取下橡皮塞,NO2气体会立刻外溢,造成对教室环境的污染。
(3)从实验装置来看,铜片浸于浓硝酸中,所以反应快慢无法控制,产生的气体量通常较大,造成药品的浪费,与绿色实验理念背离。
(4)借助于图1的实验装置,最后说Cu与稀HNO3反应生成的气体是NO,这个结论有点牵强。问题在于最后借助于排水集气法得到的NO气体是怎么来的呢?学生会认为存在着2种可能性:其一,先前Cu与浓HNO3反应后,在装置中有NO2气体未能完全排尽与后来所加的H2O发生反应生成NO;其二是Cu与加H2O稀释后稀硝酸反应生成了NO,而直接解释为后种结论说服力不强。
二、浓硝酸、稀硝酸跟铜反应的微型化设计
1.实验装置
装置如图2所示。
图22.实验内容
将2片铜片分别置于U形管和具支试管内,向U形管内加入水直到弯管部分被完全浸没形成液封,接着用套有乳胶管的尖嘴管将U形管的细管口塞住。
实验1将4~5滴浓硝酸滴入具支试管让其与具支试管中的铜片发生反应。可以观察到的实验现象:
(1)溶液由无色变为蓝绿色,说明生成了硝酸铜;
(2)还可以看到红棕色气体,生成NO2;
(3)用手去摸试管的底部,有烫手的感觉,说明是放热反应。
实验2经乳胶管红棕色气体扩散并渐渐充满了U形管的大管端,NO2气体不断地溶解于U形管内液封的水中生成稀硝酸,可以观察的实验现象:U形管里铜片与水原来不反应,此时在其表面不断有小气泡生成,U形管小端的气体仍然无色,说明了铜与稀硝酸作用(NO2气体与水的反应产物)生成了无色的气体NO。
实验3实验2中当U形管小端里的NO气体浓度比较高的时侯,借助于一支多用滴管对准尖嘴管上方的乳胶管口吸气,可以观察到的实验现象:多用滴管内很快出现了红棕色的气体,说明U形管小管端的无色气体NO被吸入多用滴管后与滴管里的空气反应生成红棕色的NO2气体,进一步证实无色气体为NO。
设计实验时如果缺乏科学的态度和方法,稍有疏忽就会出现科学性错误,这是不被允许的。所以在实验原理、实验装置、实验操作等方面一定要考虑周详,以免出现科学性的错误。微型实验的优点就是试剂用量少、效果明显、实验安全。所以要求设计实验方案时要求实验方案简单,用试剂少,时间短,效果好。同时微型实验设计时要尽可能不用危险品、减少用量、减少三废,提高实验的安全程度。当然,微型化学实验的设计不是对常规实验的简单缩小,我们在实验设计时,要真正地理解实验目的、实验理论和实验要求,在此基础上对传统的、复杂的实验进行科学的创新。
(收稿日期:2014-01-20)
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更新时间:2025/3/10 13:09:59