铜与浓、稀硝酸反应一体化微型实验设计
铜与浓、稀硝酸反应实验创新设计
铜与浓、稀硝酸反应实验创新设计
铜与浓硝酸反应实验是初中物理课程的重要内容，在此实验中，着重考察反应的产物，以便观察反应强度。
此次实验通过改进原有的设计，提出了一种创新的实验模式，以应对多变的物理环境。
实验来源于初中物理教材，实验目的是研究铜与浓硝酸的反应情况，检测实验现象。
主要观测指标为反应前后铜粒间距，以及反应前后铜粒大小的变化。
本次实验发展了一种创新的环境，采用了多变的反应体系。
实验室准备了具有不同硝酸浓度的试剂，分别观察不同硝酸浓度下铜与浓硝酸反应的专业性，以及铜粒大小及距离变化，并及时记录各项变化数据，以便对实验结果进行分析和研究。
借鉴前人经验，本次实验利用熟悉的基本设施，如化学容器，橡胶球等，结合科学性施工，使得实验体系更加完善而条理化，以更好地模拟实际反应场景，使实验结果更加可靠准确。
以上就是关于铜与浓硝酸反应实验的创新设计，其设计了完善的实验装置，能更好地模拟反应场景，并让实验结果更准确准确。
此次实验，可以为中学生提供更直观准确的理解，使之更好地掌握铜与浓硝酸反应的内涵，为学习物理学习奠定基础。
铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验设计_201911201151181
铜与浓硝酸、稀硝酸反应的实验设计【设计理念】查阅其它化学资料，得出有很多作者介绍了单个实验的微型、节约型实验设计，使用注射器作为反应容器，不需要其它化学实验室的常用仪器，不需要进行仪器的连接，不需要分析流程。
这些实验比较适合学生分小组课堂实验，为了得到现象而实验，并不符合学生化学实验的学科素养教学，不能对学生进行实验仪器的选择、实验流程的设计、实验仪器的组装、实验过程的控制、杂质的分析处理、实验结论的得出等学科素养进行培养。
笔者经过反复思考和实验，探索了一个该组合实验的创新做法，现介绍如下：【实验设计】一、实验原理利用浓硝酸与CaCO3反应生成CO2气体，将装置内的空气排尽，再利用过量的浓硝酸与铜片反应生成红棕色的NO2，利用NO2与H2O 反应生成稀硝酸和无色的NO，利用生成的稀硝酸与Cu 反应生成NO，然后通入O2使NO 转化为红棕色NO2，最后用NaOH 溶液吸收处理氮氧化物。
相关反应方程式如下：CaCO3+2HNO3(浓）=== Ca(NO3)2+CO2↑+H2O；Cu+4HNO3(浓）===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；3NO2+H2O === 2HNO3+NO；3Cu+8HNO3(稀）=== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O；2NO+O2 === 2NO2；NO2+NO+2NaOH === 2NaNO2+H2O；2NO2+2NaOH === NaNO2+NaNO3+H2O二、主要仪器药品仪器或材料：铁架台（附有铁夹）、烧杯、Y 型试管、分液漏斗、橡胶塞、止水夹、气球、漏斗、具支试管、干燥管、导管、乳胶管、一次性手套。
药品。
CaCO3粉末、铜片、铜丝、碳棒、68%浓硝酸、10 mol/L NaOH 溶液、蒸馏水三、实验装置及相关说明1.实验装置。
实验装置如图1 所示。
图 1 实验装罝2.相关说明：①粉末状CaCO3可加快生成CO2的速率；②铜丝缠绕在碳棒上，形成原电池，增大反应速率；③图 1 中夹持器具已省去。
铜与浓、稀硝酸微型实验一体化改进装置
课例研究积极性）（1）100；（2）0.25；（3）0；（4）－4；通过以上设计，能够使学生掌握平方根的概念，运用平方根概念进行计算，突出了本课时的重点，又能使学生知道平方根与算术平方根的区别与联系，从而突破本节课的难点.4.“掌握”的目标达成需要实施的步骤“运用”在《新课标准（2011版）》中的含义：综合使用已掌握的对象，选择或创造适当的方法解决问题。
从“运用”的含义来看，要达成“运用”的目标，在教学设计时，大致可设计以下操作步骤：第一步：设计问题巩固已掌握的对象（知识）第二步：设计能够用已掌握的对象进行解决的问题第三步：将问题转化为数学模型第四步：选择和创造适当的方法第五步：运用选择和创造的方法解决数学问题第六步：通过解决数学问题完成实际问题的解决.下面以第18章第1节《勾股定理》第2课时为例加以说明：在这一课时中明确了教学的目标是：“运用勾股定理解决一些简单的实际问题”，为达成这一目标，根据“运用”的含义，在进行“勾股定理的运用”教学时可作如下教学设计：第一步：设计问题巩固已掌握的对象（知识）填空题（1）在Rt △ABC，∠C=90°，a=8，b=15，则c=________。
（2）在Rt △ABC，∠B=90°，a=3，b=4，则c=________。
（3）在Rt △ABC，∠C=90°，c=10，a：b=3：4，则a=________，b=________。
（设计意图：利用学生已有的勾股定理和直角三角形的相关知识，创设问题情景，有针对性地引导学生练习，复习巩固勾股定理，为学生学习勾股定理在实际生活中的应用做铺垫）第二步：设计能够用已掌握的对象进行解决的问题问题（教材P66页探究1）一个门框的尺寸如图1所示，一块长3m，宽2.2m 的薄木版能否从门框内通过?为什么?第三步：将问题转化为数学模型问题分析：（1）将实际问题转化为数学问题：薄木版转化为长3m，宽2.2m 的长方形（如图2），门框转化为长2m，宽1m 的长方形（如图1）.（2）在实际问题向数学问题的转化过程中，注意勾股定理的使用条件，即门框为四个角都是直角的长方形。
铜与浓稀硝酸反应的连续实验设计
铜与浓稀硝酸反应的连续实验设计王 寿安徽省合肥市第四十中学 合肥 （230011）摘要：铜与浓、稀硝酸的反应以及一氧化氮、二氧化氮的性质实验是中学化学重要实验，本文对课本上铜与浓、稀硝酸的实验进行了一些创新改进，使实验具有连续性、环保性等特点。
关键词：铜 浓、稀硝酸 实验设计在中学化学中，硝酸、二氧化氮、一氧化氮的性质是通过几个独立的实验分别进行研究的，在实验过程中，会多次对环境造成污染，也会对实验人员及观察者造成伤害。
为了减少污染，并采用简易的实验器材和简单的实验装置对它们的性质进行研究，于是设计实验如下：1、实验装置及药品：①实验装置：两头通试管（也可用破底的大试管）、注射器、带导管的胶塞、乳胶管、尖嘴管、烧杯、止水夹、铁架台②药品：浓硝酸（67％）、铜丝、蒸馏水、氢氧化钠溶液（3 mol/L ）实验装置图（铁架台略去）铜丝2、实验步骤和现象：①铜与浓硝酸反应及二氧化氮气体的制备如图将铜丝放入试管中，组装好仪器，打开止水夹A 、B ,用注射器从盛有浓硝酸烧杯中抽取浓硝酸，抽满试管并赶走了空气，此时，铜与浓硝酸迅速反应生成红棕色的气体，溶液变成蓝（绿）色，由于试管内气体产生，压强增大，试管中的溶液不断注入烧杯中（这是在烧杯中加入点水，排出的浓硝酸被稀释），最后溶液全部排出，反应停止，试管中充满红棕色的气体，发生反应：Cu ＋4HNO 3（浓）＝Cu （NO 3）2＋2NO 2↑＋2H 2O B②二氧化氮在水中的溶解、并与水反应关闭止水夹A ，打开止水夹B ，用注射器注入约10 mL蒸馏水，关闭止水夹B，振荡试管，发现红色气体消失，变为无色，由于二氧化氮溶于水而内压减小，打开止水夹 A ，烧杯内溶液涌入试管中，发生反应：3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO③一氧化氮的性质打开止水夹A、B ，用注射器抽取试管中的一氧化氮气体，同时烧杯中的溶液涌入试管，抽完气体关闭止水夹 B ，取下充有一氧化氮气体的注射器，再抽动注射器使空气进入，这时可看到注射器管内气体迅速由无色变为红棕色。
浓、稀硝酸与铜反应的综合实验设计
浓、稀硝酸与铜反应的综合实验设计
一、实验目的
1. 了解硝酸与铜产生的反应特性。
2. 分析硝酸与铜反应分子间机理与反应机理。
3. 探索硝酸与铜反应的温湿 id平衡。
二、实验原理
普通硝酸是由氮硝化合物的混合溶剂而成的酸性溶液，氮硝化合物的强度由溶剂的种类和浓度而定。
铜与硝酸具有很强的化学反应性，当硝酸中的氮硝化物吸取的氮原子被铜离子形成的离子开裂时，铜离子就会与酸原子发生反应、形成铜硝酸盐，如Cu(NO3)2、Cu(NO2)2和Cu(OH)2，由此释放出大量的热量，因此能够自发发生焰反应，也能发生化学反应。
三、实验设计
1.准备硝酸和铜实验管
准备一定浓度的硝酸（如0.1mol/L）和一定的细的铜粉放入实验管中，实验管封口并放入等离子体电离室中（可设置不同的温湿度），监测系统中铜粉在硝酸中的化学反应过程。
2.测定硝酸和铜反应放热热值
反应乙烯与铜反应过程中释放的热能，计算其放热热值和活化能，以表征硝酸和铜反应放热机制。
3.探究不同温湿度条件下硝酸和铜反应的稳定性
变更上述实验管的温度和湿度，观测硝酸和铜反应放热的稳定性，研究不同温湿度条件下硝酸和铜反应的变化情况。
四、个人认为
本次实验旨在探索硝酸和铜反应的特性，了解反应机理，分析温湿度对其反应变化的影响，将对未来类似实验有指示意义。
另外，实验主体硝酸和铜是日常生活中不可或缺的物质，实验分析的结果也有助于我们更好的理解物质的本质特征。
铜和浓硝酸、稀硝酸反应创新设计
铜和浓硝酸、稀硝酸反应创新设计作者：彭运定来源：《发明与创新(学生版)》2013年第07期铜和硝酸反应实验本是人教社《全日制普通高级中学教科书（必修加选修）化学》第二册第16页演示实验，新课程高中化学必修1第四章也将此实验增加为演示实验。
实验装置原型如图1，虽然达到了一定的演示效果，但实验所使用浓、稀硝酸的量较多，反应剧烈，较难控制，且产生的二氧化氮、一氧化氮气体因为得不到有效处理而污染空气。
因此在教学过程中，我对实验装置进行了改进。
一、实验器材10mL医用注射器2个，胶皮管10cm，止水夹2个，镊子，铜片，浓硝酸，氢氧化钠溶液。
二、实验装置与原理图见图2、图3三、实验过程与效果1.组装实验仪器。
先将注射器的活塞从空筒中抽出，用镊子取一小块铜片放进注射器的空筒中，在将活塞塞进空筒中。
2.利用医用注射器抽取0.5mL的浓硝酸，将注射器先倒置向下拉活塞，使胶皮管中的浓硝酸进入空筒中，在向上推活塞排尽空筒中的空气，用止水夹夹住胶皮管。
3.铜和稀硝酸反应的实验与上述操作方法大体相同，只是在抽取浓硝酸之前预先抽取1mL 的水，将浓硝酸稀释为稀硝酸。
4.实验结束后打开止水夹，将注射器中的反应液和气体推入氢氧化钠溶液中，将其吸收（铜与稀硝酸的反应处理略有不同，打开止水夹后应先将活塞向下拉，使少量空气进入空筒中，将产生的一氧化氮转化为二氧化氮，再将反应液和气体推入氢氧化钠溶液中将其吸收）。
5.两次实验对照可清晰地看到所产生气体的颜色及反应速率的快慢。
改进后的实验装置为学生探究实验的成功巧设了台阶，使实验现象更加直观，效果更加明显。
学生对浓硝酸和稀硝酸与铜的反应产生了深刻印象，还增强了学生的环保意识，培养了学生严谨、求真、求实的学习作风。
铜与浓、稀硝酸反应实验装置的创新设计
铜与浓、稀硝酸反应实验装置的创新设计本实验装置采用了多种工程材料，包括硬壳料、热熔胶和玻璃管。
硬
壳料用于制作实验箱，热熔胶用于密封实验箱和管路，玻璃管用于连接实
验箱内外，因此实验装置具有耐腐蚀、安全、耐磨擦等优点。
为了使硝酸
液体流动稳定，增强实验精确性，可以采用创新的设计，在实验箱内部设
置流量调节装置，采用快慢流供铜与浓硝酸反应，从而实现对反应速率的
调节。
此外，在实验箱外部设置温度调节装置，可以实现实验温度的调节，使反应速率更加准确。
铜与浓、稀硝酸反应一体化微型实验设计
铜与浓、稀硝酸反应一体化微型实验设计作者：蔡奕红衷明华来源：《中学教学参考·中旬》 2013年第11期广东潮州市韩山师范学院化学系（521041）蔡奕红衷明华铜与浓、稀硝酸反应的实验在普通高中化学必修1中占据非常重要的地位。
通过观察铜与浓、稀硝酸反应的实验现象，学生可以直观地了解硝酸的强氧化性。
在常规实验过程中，浓硝酸与铜反应非常剧烈，会在短时间内快速产生大量二氧化氮，因此实验危险系数高，反应过程不易控制，且反应产生的尾气污染环境。
微型化学实验是使用微型化的仪器装置进行的化学实验，其化学试剂用量虽然只为常规实验用量的几十分之一甚至几千分之一，但其实验效果可以达到精确、安全、方便和防止污染环境等目的，在中学化学课堂教学中有较强的操作性和很好的教学效果。
笔者利用微型化学仪器对铜与浓、稀硝酸反应进行一体化实验设计，希望能达到更好的实验效果。
一、实验原理铜与浓硝酸反应生成NO2气体，用蒸馏水吸收形成稀硝酸，生成的稀硝酸与铜反应生成NO 气体。
其实验反应原理是：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O3NO2+H2O=2HNO3+NO↑3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O2NO+O2=2NO2二、实验设计1.实验仪器及药品（1）仪器：微型操作台一套、注射器、具支U形管、V形侧泡反应管、小烧杯、止水夹、漏斗。
（2）药品：铜片、铜丝、浓硝酸、蒸馏水、氢氧化钠溶液。
2.实验装置图（略去微型操作台装置部分）3.实验步骤及实验现象（1）组装实验仪器并检查实验仪器的气密性：如图所示组装实验仪器，在具支U形管中加入适量的蒸馏水，打开止水夹A、B，依次拉动注射器A、B，观察U形管中水位的高度变化情况。
若装置气密性良好，U形管中的水位会随着注射器的拉动而产生左右液面高度差。
（2）添加药品：在V形侧泡反应管中加入少量铜片；在连接V形侧泡反应管的注射器A中吸入少量浓硝酸（注意：注射器应加针头，且针头的针尖应在V形侧泡反应管内，防止浓硝酸腐蚀橡胶管）；在具支U形管中加入适量的蒸馏水（水位不可过高），在具支U形管的胶塞上开一个小孔，利用小孔插入铜丝（铜丝需在水位上端）；在小烧杯中加入稀的氢氧化钠溶液（用于尾气吸收）。
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（ ３ ） 开始实验 ： 打开 止水 夹 Ａ， 挤 压 注射器 Ａ， 将 浓 硝酸注入 Ｖ形侧泡反应管 中， 铜片与浓硝 酸发生剧烈反 应， 产生大量红棕色气体 ； 待反应快结 束时 ， 用一个 气球
替换 注 射 器 Ａ， 关 闭 止 水 夹 Ａ； 在 具 支 Ｕ 形 管 右 端 用 注
学实验是使用微型化的仪器装置 进行 的化 学实验 ， 其化 学试 剂用量 虽然 只为 常规 实验 用量 的几 十分之 一甚 至 几 千分之一 ， 但其 实验效 果可 以达到精确 、 安全 、 方便 和 防止 污染 环 境 等 目的 ， 在 中 学 化 学 课 堂 教 学 中有 较 强 的
２ ＮＯ＋ Ｏ 一２ Ｎ（ ） ２
１ ． 利用微型实 验在很 大程 度上 提高 了实验 的安 全 性， 并且 节省 药 品和时 间， 提高 了在 中学化 学课 堂应用
的可 能 性 。
二、 实 验 设计 １ ． 实验 仪 器 及 药品
（ １ ） 仪器 ： 微 型操作 台一套 、 注 射器 、 具 支 Ｕ 形管 、 Ｖ 形侧泡反应 管 、 小烧杯 、 止水夹 、 漏 斗。
反 应 原 理是 ：
Ｃ ｕ ＋４ ＨＮＯ ３ （ 浓） 一Ｃ ｕ （ Ｎ０ ３ ） ２ － ＋ － ２ Ｎ Ｏ 十＋２ Ｈ Ｏ
３ Ｎ（ ） ２ ＋Ｈ２ Ｏ＝ ２ ＨＮＯ 。 ＋Ｎ ｏ十 ３ Ｃ ｕ 十８ ＨＮ Ｏ ３ （ 稀） 一３ Ｃ ｕ （ ＮＯ ３ ） ２ ＋２ Ｎ Ｏ 十＋４ Ｈ２ Ｏ
常规实 验过程 中， 浓 硝酸 与铜反 应非 常剧烈 ， 会 在 短 时
开一个小孔 ， 利用 小孔 插入铜 丝 （ 铜丝 需在水 位上 端） ； 在小烧杯中加入稀 的氢氧化钠溶液 （ 用于尾气吸收） 。
间 内快 速产生 大量 二氧化 氮 ， 因此实验 危 险系数 高 ， 反
应过程不 易控制 ， 且 反 应 产 生 的 尾 气 污 染 环 境 。微 型 化
（ ４ ） 结束实验 ： 打开止水夹 Ａ、 Ｂ ， 让反应残 留的一氧 化氮气体和二氧化氮气体通入到 稀氢氧化钠 溶液 中， 进 行尾气吸收 ， 结束实验 。
三、 该 实 验 Hale Waihona Puke 计 方 案 的 优 点 、
实 验 原 理
铜与浓硝酸反应生成 ＮＯ 气体 ， 用蒸馏水 吸收形成 稀硝 酸 ， 生成的稀 硝酸与铜 反应生 成 ＮＯ气体 。其 实验
止。
５ ． 实验 中前 一个 反应 的产 物是后 一个 反应 的反 应 物， 这样 能充分利 用资源 ， 在短时 间内完 成各项反 应 ， 使 得铜 与浓 、 稀硝 酸反应一体 化 ， 同时能将 铜与浓 、 稀 硝酸 反应 现象的不同直观地展示 出来 ， 也更加 有利于 学生去
溶 液
理解 硝酸浓 度不同则氧化性不 同。 ６ ． 关 闭止水夹 Ａ后 ， 用气球 替换 注射器 ， 避 免 了铜 与浓 硝酸反应产生 的部分 残 留气体 在 Ｖ形侧 泡反应 管 中造成压强过大挤 压注射器 的情况 。 ７ ． 反应过程 中将 二氧 化氮 与水反 应产 生 的一氧 化 氮与鼓入 的空气反应转化为二 氧化氮 ， 并 待其吸 收完 毕
３ ． 实验 步骤 及 实验 现 象
（ １ ） 组装实 验仪 器并 检查 实验 仪器 的气 密性 ： 如 图 所示 组装 实验 仪器 ， 在具 支 Ｕ 形管 中加 入适 量 的蒸 馏 水， 打开止水夹 Ａ、 Ｂ ， 依次拉动注射器 Ａ、 Ｂ， 观察 Ｕ 形管 中水位 的高度变化情况 。若装置 气密性 良好 ， Ｕ 形管 中 的水位会随着注射器 的拉动而产生左右液面高度差 。 （ ２ ） 添加药品 ： 在 Ｖ形侧 泡反应 管中加 入少量铜 片 ； 在连接 Ｖ形侧 泡反应 管的注射器 Ａ 中吸入少 量浓硝 酸 （ 注意 ： 注射器应加针头 ， 且针头 的针尖应在 Ｖ形侧泡反 应管 内， 防止浓硝酸腐蚀橡胶管 ） ； 在具支 ｕ形管 中加入 适量 的蒸馏水 （ 水位不可过高 ） ， 在具支 ｕ 形管的胶塞 上
实验视 窗 Ｚ Ｈ Ｏ Ｎ Ｇ Ｘ Ｕ Ｅ Ｊ ￣ Ｏ Ｘ Ｕ Ｅ Ｃ Ａ Ｎ Ｋ Ａ Ｏ
铜与浓 、 稀 硝 酸 反 应 一 体 化 微 型 实 验 设 计
广 东潮 州市韩 山师范 学院化 学 系（ ５ ２ １ ０ ４ １ ） 蔡奕 红 衷 明 华
铜 与浓 、 稀硝 酸反应 的实验 在普 通高 中化学必 修 １ 中 占据非 常重要 的地位 。通过观察 铜与浓 、 稀硝酸 反应 的实验现象 ， 学生可以直观地 了解硝 酸的强氧 化性 。在
操作 性和很好的教学效果 。
一
笔者利用微型化学仪器对铜 与浓 、 稀 硝酸反应 进行 体 化实验设计 ， 希望能达到更 好的实验效果 。
一
射器 Ｂ注入部分空气 ， 观察 到具支 ｕ 形管的右端变为红 棕色 ； 打开止水夹 Ｂ ， 红 棕色气体 被氢氧 化钠溶液 吸收 ； 待具支 ｕ形 管右端 红棕色褪 去 时 ， 关 闭止水夹 Ｂ， 将 铜 丝 向下 伸入溶 液 中， 使 铜 与稀 硝 酸发生反应 ， 可观察 到 铜丝表面有气泡产生 ， 反应一段 时间后 ， 将铜 丝 向上拉 ， 反应停止 ； 再次用 注射器 Ｂ注入 空气 ， 可观察 到具支 Ｕ 形管右端再次变为红棕色 。
（ ２ ） 药品： 铜片、 铜丝 、 浓硝酸、 蒸 馏水 、 氢氧 化钠溶 液 。 ２ ． 实验 装 置 图（ 略去 微 型操 作 台装 置 部 分 ）
２ ． 利用 Ｖ形侧泡反应管进行铜 与浓硝 酸的反应 ， 能 很好 地避免反应 时 由于大量 的二 氧化 氮产生将 反应 液 体冲 出， 污染橡胶管或其他连接 的仪器 。 ３ ． 利用注射器 添加浓 硝酸使得 实验更加安 全 ， 药 品 添加量及添加时间得到很好 的控制 。 ４ ． 在铜 与稀硝 酸反应 过程 中， 将铜 丝制成可 上下拉 动的模式 ， 能很好 地控制铜 丝与稀硝酸 反应 的开 始与停