铜与硝酸反应实验改进分析与启示

硝酸与金属反应是高中化学典型的氧化还原反应,从分析人教版硝酸与铜反应教材实验出发,研究相关的实验改进方案,探讨化学实验改进的不足与改进的方向,进而从器材、改进主体、定性与定量、严谨性和可操作性4个方面提出优化建议,以期为化学实验改进提供参考思路和方向。     

“铜与硝酸反应”的微型化实验设计与创新

现行高中教材中铜和浓、稀硝酸反应的演示实验是分别在2支试管中进行的。利用教材上的装置和方法做该演示实验存在以下不足:一是NO气体的无色很难观察到;二是装置中的尾气不方便吸收,NO₂和NO会部分逸出,污染环境,危害师生的身体健康。针对教材演示实验存在的不足,在教学中,笔者通过不断改进和创新,设计出这种微型化实验装置,     

铜与浓稀硝酸反应实验

高中化学第一册必修课本第150页[实验6-5]铜片分别与浓硝酸和稀硝酸反应的演示实验，按教材所述在敞口的试管中进行，我认为存在以下不妥之处。     

利用注射器巧做铜与稀硝酸反应实验

铜与稀硝酸反应实验是现行高中化学教材中一个典型实验（如图1）．通过多年的教学实践发现,教材中的实验方法存在着以下不足：其一,由于反应器试管中有空气存在,铜与稀硝酸反应产生的无色一氧化氮气体立即被空气中的氧气氧化成红棕色的二氧化氮气体,很难观察到一氧化氮气体的真实颜色;     

铜与硝酸反应实验的改进

铜分别与浓、稀硝酸反应，是体现硝酸强氧化性的一个重要演示实验。教材对这一实验的叙述在实践中都存在以下问题：①按教材所述，不论怎么样操作，该实验都有二氧化氮气体逸出。污染教学环境，损害师生健康；②实验过程中，生成的一氧化氮气体     

注射器的妙用——苏教版铜与硝酸反应实验装置的改进

一、教材中实验的呈现及弊端苏教版新教材《化学1》专题四第二单元"观察与思考"栏目,设计了两个铜与硝酸反应的实验,实验的目的是想让学生通过这两个课堂演示实验的观察,了解和认识硝酸的性质。具体实验过程如下:     

铜与浓硝酸、稀硝酸反应装置的改进

在铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验中,教材实验采用试管装置进行实验,存在无法观察无色气体和所生成污染气体的不足。经一体化的实验设计优化后,实验效果更加明显,不仅实现了实验产物的连续利用,基本消除了环境污染,还有助于深化学生对于硝酸和氮元素知识的理解,搭建宏观辨识与微观探析的学科架构模型。     

硝酸受热分解实验的简易化改进

对文献中硝酸蒸气受热分解实验进行了比对并且分析了其各自的不足,受此启发,对浓硝酸受热分解实验作了简易化改进探究。结果只需1滴浓硝酸就能得到理想的实验效果,操作简单,现象明显,显著节约实验药品用量和减少对环境的污染。     

浓硝酸与碳反应实验的新设计

为了弥补教材实验的不足,利用三颈瓶、干燥管、一次性注射器等仪器或用品,设计了浓硝酸与碳反应的实验装置及实验方法,反应产生的气体可以被验证且全部被吸收,既避免了气体产物对教学环境的污染,又能提高实验教学效果.     

硝酸不稳定性的探究实验

1教材分析 现行的人教版教材对硝酸的不稳定性没有相应的实验,只有文字的描述：“硝酸不稳定,很容易分解。纯净的硝酸或浓硝酸在常温下见光或受热就会分解。硝酸越浓就越容易分解”。     

碳与浓硝酸反应的初充实验

在全国统编教材高级中学课本化学 (必修 )第一册 (Ｐ .180 )和全日制普通高级中学教科书 (试验本 )第二册 (Ｐ .2 6 )中均提到碳与浓硝酸能反应 ,以说明浓硝酸具有强氧化性。由于该实验课本对此实验没作要求也很难做成功 ,所以教师只能运用推理方法讲解浓硝酸的这一特性。我们认为碳与浓硝酸的反应实验很难做成功的原因主要有三点 :一是反应温度达不到要求。由于浓硝酸中含有一定量的水 ,当红热的炭块投入到浓硝酸中时只能发生局部的短暂的反应 ,反应放出的热量不足以维持反应继续进行 ,故炭块不能保持红热 ,反应很快停止 ;二是浓硝酸受热易…     

硝酸氧化性实验的改进

1实验中存在的不足 现行鲁科版高中化学《必修1》第80页“硝酸的氧化性实验”：在2支试管中各放入一小块铜片,分别加入少量稀硝酸（4mol·L-1）和浓硝酸（15mol·L-1）,立即用蘸有NaOH溶液的棉花封住试管口,观察试管中发生的现象．该实验的目的是验证浓硝酸和稀硝酸均具有较强的氧化性,且验证铜片与浓硝酸、稀硝酸反应产生的气体不同．该实验在教学实践中,发现有以下不足之处：     

铜与稀硝酸反应的实验改进

1现行实验存在的缺点 现行教材中所设计的铜和稀硝酸反应是在试管中进行的,并用NaOH吸收尾气,该实验存在如下的缺点：     

铜与浓、稀硝酸反应的一体化实验装置

指出了铜与浓、稀硝酸反应实验的不足，分析了两实验的异同点，介绍了铜与浓、稀硝酸反应的一体化实验装置、实验方法及实验优点。     

铜与浓、稀硝酸反应实验的绿色化设计

分析了教材中铜与浓、稀硝酸反应实验的不足,利用移液管作反应器,通过巧妙设计,使实验达到绿色环保、现象明显、操作简便和有效调控的目的。     

基于证据推理意识的铜与稀硝酸反应实验的新设计

对苏教版高中化学必修第二册(2019年版)、人教版高中化学必修第二册(2020年版)教材中“铜与稀硝酸反应”的实验装置进行评析,基于证据推理意识对教材实验从反应装置到尾气处理等方面进行重新设计。新的实验装置可以排除教材原实验装置内空气中氧气对实验的干扰,并有效防止空气污染,且有助于在实验中培养学生的证据推理意识。     

铜与硝酸反应实验的优化设计

人教版（2019）化学必修教材中硝酸与铜反应的实验存在硝酸用量较多,反应的可控性不高,无法控制NO和NO2的生成量导致尾气处理不到位而产生空气污染等不足。对此,可利用U形三通玻璃管、注射器等对该实验装置进行优化改进,设计具有较强实用性的一体化装置,铜与浓硝酸、稀硝酸反应在一套装置内进行,并能完成尾气处理。     

铜与硝酸反应的绿色化、生活化、一体化改进

针对苏教版高中化学(2022年版)必修2中铜与浓硝酸、铜与稀硝酸反应装置存在的不足,可利用透明中药袋、注射器等生活中常见的物品,设计并制作一套绿色化、生活化的反应装置。借助该装置,可以将浓硝酸与铜的反应、二氧化氮与水的反应、稀硝酸与铜反应、一氧化氮的检验,以及尾气处理多个反应实验融于一体。该装置具有微量环保、操作简单、反应可控、现象明显等特点。     

改进实验装置 完善实验进程

正对实验装置、操作方法的改进只有始点而无终点,越是研究探索就越发现它们具有科学性和可操作性。例如"铜与硝酸反应"这一实验,由于教材上的实验易造成空     

实验探究法解决问题一例

在高中化学教材第一册《实验八硝酸的性质》中安排有稀硝酸与铜作用的实验，要求用图1所示装置进行铜与稀硝酸(1：2)反应的实验，收集气体并检验无色的NO能够被氧化成红棕色的NO2。但是学生在完成实验时，看到烧瓶中有红棕色气体，而收集到试管中的气体当打开拇指时却没有看到气体颜色的变化，学生非常疑惑。笔者没有正面回答这一问题，而是和学生共同研究制定了一个实验方案，