硝酸与铜反应及一氧化氮二氧化氮性质实验装置的改进.pdf

硝酸与铜反应及一氧化氮二氧化氮性质实验装置的

改进

在高中化学教学中，硝酸的氧化性是一个重要的内容，

硝酸和铜的反应也是必不可少的演示实验。在人民教育出版社

出版的高中化学二年级用书中，这个实验是这样做的：在装

有铜片的两支试管里，分别加入少量浓硝酸和稀硝酸，产生

的气体通过导管通入氢氧化钠溶液中，这样很容易引起倒吸，

并且不利于学生观察一氧化氮气体的颜色。基于此操作存在的

不足，对此实验做了改进，改进后的装置不仅解决了上述问

题，还可以做一氧化氮和二氧化氮气体的性质实验，一举两

得。

一、外观图

三、操作方法：

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（）将铜丝一端盘成螺旋状（如图），穿过单孔橡皮

塞，使螺旋状一端在橡皮塞底部（如图3），按外观图将注射

器和J型管装配好，拔下针筒，从J型管长管口注入稀硝

酸，直至单孔橡皮塞的下沿，不要留有气泡。

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（）安装好针筒，用酒精灯在型管短管下处稍加热，

当铜丝上有气泡产生时，立即将酒精灯撤去。此时可观察到

反应产生的气体将短管内的酸排入长管内，当酸液与铜丝相离

时，反应停止。观察短管内气体颜色，此时看到的是无色一氧

化氮气体。

3

（）拉动注射器内管，短管内无色气体被吸入注射器内，长

管内酸液进入短管，两管内液面相平，此时注射器内看到的依

然是无色一氧化氮气体。

4

（）取下橡皮塞，拔下针筒，拉针筒内管吸入空气，针筒

内无色一氧化氮气体逐渐变为红棕色。

5

（）再向针筒上安一个备用针头，将针头插入装有碱液的

烧杯中（如图5），向针管内吸入1ml左右碱液，红棕色逐渐

消失，且针管内液面上升。烧杯内也可以装滴有紫色石蕊试剂

的水，现象同样明显，红棕色逐渐消失，针管内液面上升且溶

液变红。此步操作还可以做一个一氧化氮与二氧化氮气体的性

质对比实验。另外收集一针管一氧化氮，插到同样装滴有紫色

石蕊试剂的水中，操作同上，可观察到针管内液面不变化。

将此反应中的稀硝酸换成浓硝酸则可演示浓硝酸与铜的反

应，由于生成的二氧化氮气体较纯，收集到针管内后插到装有

碱液的烧杯中，不仅可观察到上述相同现象，还可形成喷泉。

四、工作原理

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（）按外观图装配好仪器后拔下针筒，由于针头留在橡皮

塞上，因此短管和长管两端都与大气相通，从长管端加入硝酸

一直到单孔橡皮塞的下沿，不留有气泡。

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（）把针头和针筒接好，当反应开始后有短管一端有气体

产生，压强增大，使短管内液体排入长管产生液面差。

3

（）随着反应不断进行，短管内气体体积增大，当短管内

液体接触不到铜丝时反应停止。由于产生的一氧化氮气体一直

在一个密闭的环境中未与空气接触，所以在短管一端可观察到

无色的一氧化氮气体。

4

（）拉动注射器内管吸入短管内气体，取下橡皮塞，反应

不再进行，拔下针筒，拉针筒内管吸入空气可见针筒内无色一

氧化氮气体逐渐变为红棕色。将生成的二氧化氮与碱与水作

用，验证二氧化氮的性质，说明二氧化氮与碱反应，且易溶于

水，并且可与水反应生成酸。

5

（）将另收集到的一针管一氧化氮操作同上，验证了一氧

化氮难溶于水，且不与水反应的性质。

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（）如果用浓硝酸与铜反应，生成的二氧化氮较纯，在针

管内可以做“喷泉实验”。

五、装置特点

1

（）教材中的演示实验很难掌控产生气体的量，需要等反

应物消耗完反应才能结束，浪费药品。改进装置后当短管内气

体体积增大，短管内液体接触不到铜丝时反应就停止，如果

要继续反应可将橡皮塞上端的铜丝往里伸，操作简单方便且易

于控制。

2

（）教材演示实验中产生的一氧化氮气体接触到空气