铜和稀硝酸反应

铜与稀硝酸反应的实验设计论文

一、主要仪器药品

1.仪器或材料。

铁架台（附有铁夹）、烧杯、橡胶塞（两个）、止水夹、带有控制

器的医用输液管、尖嘴导管、乳胶管、一次性手套。

2.药品。

铜丝、碳棒、稀硝酸（68%浓硝酸与水体积比为1∶2.2）、4mol/LNaOH

溶液、蒸馏水。

二、实验装置及相关说明

（1）夹持器具已省去。

（2）铜丝缠绕在碳棒上，增大反应速率。

（3）尖嘴导管可减少硝酸的挥发。

（4）为避免稀硝酸氧化橡胶塞，橡胶塞外层应均匀涂上石蜡。

（5）为避免左侧插入橡胶塞时稀硝酸溢出，实验前需用蒸馏水尝

试确定加入稀硝酸的用量。

三、实验步骤和现象

1.组装好仪器，向烧杯中加入蒸馏水，使医用输液管伸入其中并

打开输液管控制器，将二口管上方两个口分别用插有铜丝的橡胶塞和

插有尖嘴玻璃管（关闭止水夹）的橡胶塞塞紧，双手握住二口管，烧

杯中出现气泡，松开手后在输液管中回流形成一段水柱，由此说明气

密性良好。

2.将烧杯中的蒸馏水换为4mol/LNaOH溶液，关闭输液管控制器，

打开尖嘴玻璃管上方的止水夹，移去左侧管上方的橡胶塞，向二口管

中注入稀硝酸至接近左侧管管口（事先已用蒸馏水确定液面位置），

将插有铜丝的活塞塞紧左侧管口，此时橡皮塞紧贴液面并排尽空气，

右侧液面明显上升但不会溢出。

3.铜丝接触稀硝酸立即产生气体并使溶液逐渐呈淡蓝色，左侧管

液面上方迅速持续产生无色气体，一段时间后形成无色气柱。

4.打开输液管控制器并控制流速，使二口管中的液体缓慢流下，

此时明显看到烧杯中逐渐产生蓝色沉淀，两侧液面均逐渐下降，直至

铜丝脱离液体，反应停止，二口管右侧空气经过溶液进入左侧，待冒

出3～4个气泡后，迅速关闭右侧管尖嘴导管上方的止水夹，明显观

察到二口管内左侧气体颜色变为红棕色。

5.在通风橱中，将输液管控制器完全打开，利用烧杯中的氢氧化

钠溶液充分吸收实验过程中产生的废液和废气。

四、实验设计特点

1.可行。

将一氧化氮的制备和性质验证实验进行一体化设计，无色一氧化

氮遇到无色的空气转化为红棕色二氧化氮，两侧气体颜色差异对比鲜

明。

2.绿色。

考虑到装置压强平衡，氮氧化物在气密性良好的密封体系中产生，

整个实验过程无有毒气体逸出，废气和废液最终可被氢氧化钠溶液吸

收。

3.快速。

将铜丝以螺旋状缠绕在碳棒上，构成原电池，进一步增大反应速

率，保证快速形成无色气柱。

4.可控。

不需要抽动铜丝，而是通过液面下降使得固液分离，停止反应，

避免在实验过程中抽动铜丝而可能导致的有毒气体泄漏。

5.创新。

充分发挥二口连接管构造的特点，克服U形管两端等长的不足，

左侧管可以实现无空气氛围，右侧管可以平衡压强，右侧管比左侧管

长则保证了液体不会溢出。

6.实用。

整套装置简洁明了，仪器可重复使用，实验再现性好，成功率高，

有利于激励师生养成钻研仪器构造、开展创新实验的研究态度。

作者：田益民张宏林丁萍单位：江苏省姜堰中学