教材实验改进与创新

中 教 法 教 材 实 验 改 进 与 创 新湖北师范大学一、实验目的改进制备NO气体的方法，培养学生不唯书，具有批判思维，创新思维精神；通过NO的制取与NO和NO2相互转换的实验探究，掌握实验改进技能与方法；了解不同的金属与稀硝酸，浓硝酸的反应，引导学生探究。二、实验原理铜是一种不活泼的金属，但其能与稀硝酸和浓硝酸反应， 生成氮氧化物；铜与稀硝酸反应：3Cu+8HNO稀=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2ONO混入O2会立刻转化为NO2：2NO+O=2NO（红棕色）NO2浓度升高时，可与 N2O4相互转化：2NO=N2O4（无色）铜与浓硝酸反应：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO↑+2HO三、实验仪器与试剂实验试剂:稀NaOH溶液?稀硝酸（1:3）?浓硝酸实验材料：U形管（等长、不等长）?木试管夹?酒精灯?长滴管?分液漏斗?注射器（玻璃管、橡胶管各一支） ?具支试管?小铜片?细铜丝四、实验内容1.演示中学教材制备 NO,NO2实验①铜与浓硝酸反应步骤：取一只干燥洁净的小试管，放入一小块铜片，再向其中加入2mL浓硝酸；原理：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO↑+2HO现象： 铜片快速溶解，溶液变为深绿色，在溶液上方产生红棕色气体，有刺激性气味。②铜与稀硝酸反应步骤：取一只干燥洁净的小试管，放入一小块铜片，再向其中加入2mL稀硝酸；原理：3Cu+8HNO稀=3Cu(NO)2+2NO↑+4H2O现象：铜片溶解缓慢，溶液仍为无色，将试管放在酒精灯加热，铜片有大量气泡冒出，溶液由无色变为蓝色，产生有刺激性气味的气体。存在的问题在上述演示实验中，铜片与浓硝酸反应生成绿色溶液，加水后生成蓝色溶液，似乎与我们所知的 Cu(NO3)2溶液颜色不一致，这里因为2+与HO生成了配离子Cu(HO)2+2+呈蓝色。在稀硝酸中，Cu,而Cu(HO)22424浓度低，加热后溶液变为蓝色。在上述实验中，虽可以证明铜与浓硝酸反应生成 NO2,铜与稀硝酸反应生成NO，但不能收集 NO和NO2,也无法证明NO与NO2的转化。于是我们对此实验进行改进， 改进的目的如下：①能观察到无色的NO；②产生的气体无污染；③随时观察，随时转化；④能观察到平衡移动。实验改进方案改进方案一：利用针筒进行实验步骤：①在针筒里放入一块铜片，再向针筒内吸入适量水，推动以排出针筒内的空气；②向针筒内加入适量的稀硝酸，并用橡皮塞堵住针头（为加快反应速率，稀硝酸课适当加热）；③待铜片慢慢溶解，针筒内有无色气体产生，活塞发生移动；④拔下橡皮塞，向针筒内吸入一些空气，无色气体变为红棕色；⑤塞上橡皮塞，NO2逐渐溶于水，气体变为无色。优点：改进方案操作简单，可实现NO与NO2之间随时转化，现象明显。改进方案二：利用长度不一的U型管进行实验步骤：①将一块铜片插在软木塞上，堵住短端的管口；②由长管口端倒入稀硝酸，并通过来回倾斜U型管排铜那端的空气；③倾斜U型管并微热，可观察到铜片溶解，产生无色气体，溶液变蓝；④将U型管倾斜，，使装有NO气体的那端混有少量空 气，观察到有红色气体。优点：通过微小移动变化，实现 NO与NO2之间随时转 化，还避免的环境污染。改进方案三：利用分液漏斗和带有支管的大试管进行实验步骤：①漏斗下端套有一个橡胶圈，漏斗尖嘴穿过橡胶塞，橡胶塞塞紧试管口；②将铜片放在橡胶圈上，将大试管的支管口套上一截橡 胶管，开止水夹夹紧导管；③从漏斗口向其中加入稀硝酸，加到橡胶管和大试管充满稀硝酸，漏斗保持一段液柱防止空气进入大试管；④加热大试管底部，观察到铜片溶解，试管上端出现空的空间，稀硝酸被压进分液漏斗，待反应一段时间，铜片完全溶解；⑤打开止水夹，空气由导管底部进入大试管，试管底部出现 红色气体；⑥夹紧导管，防止气体逸出。优点：减少环境污染，改进NO与NO2的转化；缺点：所需反应物多，浪费多。改进方案四：利用分液漏斗和 U型管进行实验步骤：①用带孔软木塞堵住 U型管一端，分液漏斗穿过橡皮塞，插在U型管上；②在漏斗末端与橡皮塞之间插上铜片；③由U型管的另一端加入稀硝酸，不用装满，大约浸没

底部即可，通过倾斜排空气；④从分液漏斗加入少量稀硝酸，打开旋塞，将溶液全充

满旋塞下部，关闭旋塞；⑤打开旋塞放入少量空气后立即关闭旋塞，即可观察到

U型管内的气体颜色变化。优点：改进方案简单，操作简单，随时关闭随时实验，现象明显。五、实验小结随着时代的变化，课题教学的方式也在发生改变，由以前的以老师讲授为主到现在的以学生为中心，化学实验的教学方式也在发生改变和创新。我们作为师范生，学习了一学期的中教法实验，其它7个实验都是在我们已知实验结果和步骤，我们只需要按照教材预习和老师在我们实验前指导我们，而本次实验需要我们自己改进并进行创新，这对我们来说是一个相对较大的挑战。然而化学的魅力正是如此，通过一次次的摸索实验，我们小组互相讨论，充分发挥团队的作用，克服许多次失败，终于改进了几种实验方案。本次实验让我们明白了化学实验不