用分液漏斗改进铜与稀硝酸的反应实验

铜与稀硝酸的反应实验是高中化学课程中的重要演示实验。该实验装置复杂、耗时过长、污染环境。为适应课堂实验演示，对实验装置和实验方法进行了改进，使其省时、环保、简单。

铜与稀硝酸的反应是高中化学中的重要反应，是讨论硝酸性质的重要特征反应之一。该反应实验中产生的一氧化氮气体（无色）极易被空气中的氧气氧化成二氧化氮气体（红棕色），以致该实验按常规方法操作难以达到理想的实验演示效果。为了解决此问题，虽已有许多同行设计了不少改进方法或装置，但也没能解决诸如装置复杂、操作不方便、耗时过长、反应不容易控制等问题。为了简化实验装置，降低试剂用量，省时省力，并达到较好的实验效果，设计如下实验方法。

1实验用品

实验器材：铁架台（带铁圈）、烧杯（100 ml）、分液漏斗（60 ml）、注射器（50 ml）、玻璃导管、橡胶管、单孔橡皮塞、止水夹。

实验药品：铜丝（长约20 cm）、稀硝酸（浓度小于1U1的体积比）。

2实验步骤

（1）在100 ml烧杯中注入50 ml蒸馏水（液面高度以能浸没分液漏斗末端为限）。图1实验装置图关闭分液漏斗的玻璃活塞，在分液漏斗中注满稀硝酸，塞上连有注射器的单孔橡皮塞，将其固定在铁架台上。用止水夹夹紧导管上的橡胶管，然后打开分液漏斗的玻璃活塞（如图1所示）。

（2）在橡胶管与玻璃导管接口处，将铜丝先插入橡胶管，再经过玻璃导管直至盛有稀硝酸的分液漏斗中。

3实验现象

铜丝一进入分液漏斗中，因为其与稀硝酸反应，溶液颜色变蓝，漏斗中的液面持续下降，而烧杯中的液面迅速上升，该现象表明有无色气体产生。当漏斗中收集20 ml左右的气体时，将铜丝缓缓抽出。此时，反应停止，关闭分液漏斗的玻璃活塞。

图2实验装置图将注射器取下，吸取20 ml氧气（见图2），再次连到橡胶管上。打开止水夹，缓缓向分液漏斗中注入10 ml左右的氧气，可看到分液漏斗中气体变为红棕色。待气体颜色变浅或无色时，关闭止水夹，打开分液漏斗的玻璃活塞，可看到漏斗中液面上升，烧杯中液面下降，说明漏斗中气体减少了。关闭分液漏斗的玻璃活塞，再次打开止水夹，缓缓向分液漏斗中注入5 ml左右的氧气，可看到分液漏斗中气体又变为红棕色。待气体颜色变为无色时，关闭止水夹，打开分液漏斗的玻璃活塞，可看到漏斗中液面上升，烧杯中液面下降，并可充满整个漏斗。

4改进后实验的优点

（1）装置简单。该实验设计未涉及大型或操作要求高的仪器设备，适宜课堂演示操作。

（2）反应快且易于控制。整个实验操作过程不超过3 min，气体的量的控制可通过将铜丝抽离稀硝酸而停止。

（3）实验装置气密性好。铜丝通过橡胶管和玻璃管直至分液漏斗的稀硝酸中，橡胶管会紧紧包裹和挤压铜丝，不会有气体泄露。

（4）绿色环保。该实验将一氧化氮的制取、验证与尾气处理一体化，没有气体的泄露。