中国学术文献网络出版总库

刊名: 课程·教材·教法
       Curriculum, Teaching Material and Method
主办:  人民教育出版社 课程教材研究所
周期:  月刊
出版地:北京
语种:  中文
开本:  大16K
ISSN: 1000-0186
CN:   11-1278/G4

历史沿革:
1981年创刊期刊荣誉:
国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊

中国期刊网来源刊

2011年度核心期刊,国家新闻出版总署收录 ASPT来源刊,中国期刊网来源刊,百种重点期刊,社科双百期刊,首届全国优秀社科期刊。



浅谈硝酸与铜的探究实验

【作者】 王灵菊

【机构】 云南师范大学化学化工学院

【摘要】利用人教版必修一教材内容进行实验操作发现浓硝酸与铜反应和稀硝酸与铜反应都有红棕色的NO2气体产生,且所得产物硝酸铜溶液颜色不同,从而对该实验进行改进创新,验证两组反应的产物并对教材实验现象加以解释。
【关键词】浓硝酸;稀硝酸;铜;产物
【正文】
  人教版必修一第四章第四节教学设计安排硫酸、硝酸是硫、氮元素的最高价氧化物的水化物,是重要的含氧酸。而非金属单质、氢化物、氧化物、含氧酸等构成某一非金属元素的知识体系。在硫、氮元素的知识体系中,比较重要的是氧化物和含氧酸。硫酸、硝酸既有酸的一些通性,又有它们自己的特性。
  同时本节内容编排有两个特点:
  一、重视知识的建构知识结构。
  由主干知识和基本知识构成,主干知识作支撑。浓硫酸、硝酸的主干知识是强氧化性,它们能与绝大多数金属起反应,也能与一些非金属其反应,反应的特点是浓硫酸、硝酸中的硫、氮元素被还原,生成硫的氧化物和氮的氧化物。
  二、重视环境教育
  教材中实验安排的铜与浓硫酸反应产生的SO2对环境有污染,实验过程需进行尾气处理。通过讨论,学生需认识氮的循环对生态平衡的重要作用。
  通过以上要求和对课本知识内容的编排研究,笔者结合NO2和NO及硝酸的相关知识体系与浓硫酸与铜反应的实验现象做对比和设计,进行Cu与浓、稀硝酸反应的实验探究。
  实验发现,无论是浓硝酸与铜反应还是稀硝酸与铜反应,试管上端都会有红棕色的气体产生,且浓硝酸与铜反应所得溶液为绿色。







  根据课本知识内容,我们知道:
  Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)+2NO2↑+2H2O
  3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)+2NO↑+4H2O
  这样一来,这两个问题的发现就必须要进行相关的实验探究。笔者把这两个问题以思考与的形式呈现给学生,并对学生提出的观点做了一个梳理,得出以下比较有价值的观点:1、Cu与浓、稀硝酸反应都产生了NO2。2、稀硝酸和Cu反应产生的NO被空气中的O2氧化成了NO2。3、产物硝酸铜的颜色不同是因为浓度不同的缘故。4、可溶于水,它是红棕色,也许会对溶液颜色有影响。
  之后,经过一段时间的反复实验,笔者对铜与浓稀硝酸的反应做了以下改进和验证:
  分别向两支25ml针筒里放适量铜片,尽量排除针筒内空气,分别吸入适量浓硝酸、稀硝酸,立即把针尖插入橡皮擦。
  实验发现浓硝酸与Cu反应迅速产生大量红棕色的气体,溶液变为绿色。





  稀硝酸与Cu反应较慢,溶液变为蓝色,产生的无色气体在取下橡皮擦抽入空气以后变为红棕色。





  由此不难得出结论:
  浓硝酸与Cu反应产生的气体是NO2,稀硝酸与Cu反应产生的气体是NO。
  对于溶液颜色的差别,笔者结合学生提出的观点利用变量控制的原则设计实验方案,排除了加水稀释这一不符合单一变量的设想(加水稀释硝酸铜浓度降低,针筒中NO2也会消耗)得到了以下验证方案:
  I.取一瓶饱和Cu(NO3)2溶液,发现溶液呈蓝色。







  II.加热绿色溶液,赶出NO2,红棕色气体逸出,溶液变为蓝色






  得出结论:
  溶液颜色不同与Cu2+浓度大小无关。Cu(NO3)2溶液呈绿色是因为溶有NO2气体。
  实验探究结束后,笔者对本课题进行了相应的教学设计,用以课堂教学,收到了较好的教学效果。本课题不仅生动形象地比较了铜分别与浓、稀硝酸反应的现象和产物的差别,还培养了学生发现问题、解决问题的能力,同时在实验教学中学生们还发现,铜与浓硝酸反应的针筒中,隔一会儿气体的体积比之前减少,进一步验证了NO2气体能溶于水,同时该反应产生的两种气体都有毒,对空气有污染,在闻到少量氮氧化物气体气味之后,同学们对尾气的处理展开了热烈的讨论。最后通过对与铜和浓硫酸反应产生的SO2气体的处理方法,得出结论,在实验过程中可用沾有蘸有碱液的棉花处理,使得本课题的情感态度价值观得以升华。
  附:教学课件(另)
  附:学案设计如下:
  课前准备
  1、请分别写出Cu与浓、稀硝酸反应的化学方程式: 


  2、NO2为                   色                    气体,密度比空气                  ,
                  溶于水;NO为                  色                  气体,在空气中很快被氧化成                   。 
  课堂活动
  Cu分别与浓、稀硝酸在试管中反应的现象:

  1、Cu与浓硝酸反应:                                                 ;
  2、Cu与稀硝酸反应:                                                 。
  1、                                                                                 
  2、                                                                                 
    探究1:浓、稀硝酸和Cu反应产生的气体是什么? 
  观点1:                                                                          
  观点2:                                                                          
  ……
  结论:                                                                          
  实验记录:








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