浓硝酸和稀硝酸的氧化性硝酸氧化性实验的改进和补充

时间:2014-05-24 来源:学习策略 点击:

【浓硝酸和稀硝酸的氧化性】硝酸氧化性实验的改进和补充

问题提出:
  
  硝酸是一种典型的氧化性酸,不论浓硝酸还是稀硝酸,均具有较强的氧化性。为说明硝酸的氧化性,课本安排了[实验1-7],通过浓、稀硝酸与铜反应来说明。反应方程式如下:
  
  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
  
  3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
  
  在教学实践中,我们发现该实验存在许多不足,如边实验边系塑料袋不仅操作麻烦、易出现漏气污染环境,而且在系塑料袋时会影响学生对实验的观察等;更为严重的是由于试管中存在空气会干扰铜与稀硝酸反应产物NO的观察(NO容易被空气中的氧气所氧化)。。针对上述问题,笔者在教学实践中对硝酸氧化性实验做如下的改进与补充,供教师们参考。
  
  1、改进后的实验装置
  
  
  
  2、实验操作及主要事项
  
  1)按图1组装好实验装置,并检查装置的气密性。;
  
  2)在各实验装置中装入对应的物质;
  
  3)打开K1、K2、K3、K4四个止水夹,并打开分液漏斗活塞,使12.0mol/LHNO3迅速流经C并进入使馆B与D,当B与D试管中充满硝酸溶液时,关闭分液漏斗活塞。此时可看到试管B与D中铜与硝酸开始反应,铜表面有气泡产生,溶液逐渐呈兰色,锥形瓶A和E中气体逐渐呈红棕色。通过对比,可以发现试管B中反应更加剧烈,产生气泡和溶液变兰的速度要D试管更快。
  
  4)关闭K1和K3,打开分液漏斗活塞,此时可观察到试管中液面下降,而分液漏斗中液面上升,B试管上部充满红棕色气体。铜与硝酸的反应一直保持到两者相互脱离;
  
  5)关闭K2和K4,打开K3,此时可见试管D中液面下降,分液漏斗中液面上升,D试管上部充满无色气体。铜与硝酸的反应一直持续到两者相互脱离。
  
  3、说明:
  
  1)实验开始前,预先在试管D中加入一半的水,目的在于加入浓硝酸时起稀释作用。加酸时,让溶液充满整个B、D试管,目的在于赶跑反应体系中的空气;连接A、E装置的目的在与吸收反应时产生的NO和NO2,减少对空气的污染。
  
  2)为节约硝酸的用量,实验前加入分液漏斗的硝酸不宜过多,只要保证能充满B、C、D三支试管即可;
  
  3)本实验的优缺点。优点在于:①实验装置等准备工作在实验前即可完成,实验时只需把成套装置搬到课堂即可演示,节约宝贵的课堂教学时间;②铜与浓、稀硝酸反应在步骤3)中同时进行,对比性强,便于学生分析对比;③利用步骤4)和5)证明浓、稀硝酸与铜反应的气体产物的差异----分别是二氧化氮和一氧化氮,避免课本实验中空气的干扰,利于观察;④由步骤3)中装置E有红棕色气体和步骤5)中试管D中观察到无色气体两现象,进一步推演NO容易被空气中氧气氧化为二氧化氮的结论;⑤整个实验在密封体系中进行,可以避免气体产物对空气的污染。缺点在于:①装置较为复杂。为避免干扰,教学时要指明观察要素;②耗浓硝酸的量较多。为节约药品,在保证实验开展的前提下,实验时尽可能用较小的试管。
  

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