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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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