NO2,反应不可控制、浪费药品且易污染环境;而铜和稀硝酸反应生成的无色NO由于装置中存在空气迅速被氧化而变红,无法观察到相关的现象,容易造成学生认知的错误;整个装置无法消除实验产生的氮氧化物污染。
(二)创新实验教学的思考
1.实验教学内容
(1)探究硝酸的强氧化性及其还原产物(以浓、稀硝酸和铜反应为例)。
(2)NO2的性质实验:能溶于水并与水反应。
(3)NO的性质实验:极易被氧化,遇空气立即变为红棕色的NO2。
(4)氮氧化物NOx尾气的处理的基本思路和方法。
2.实验教学目标
(1)落实知识:充分利用实验手段进行探究,引发学生思考,掌握硝酸的强氧化性,NO、NO2的性质。
(2)强化方法:引导学生利用研究物质的一般方法来探究硝酸的性质,提高宏观辨识能力。
(3)培养能力:通过观察实验发现稀硝酸与铜的反应,培养学生证据推理能力、探索意识,实验能力。
(4)增强学科核心素养:通过创新实验培养学生的科学探究精神、创新精神和创新能力,增强可持续发展意识和绿色化学的理念。
3.实验设计的思路
(1)控制反应
铜与浓硝酸反应剧烈不易控制,并且产生大量的NO2,易造成环境污染且浪费药品。用注射器抽出反应器中的硝酸使其与铜分离停止反应,可以做到反应"随开随用、随关随停",避免产生大量的污染气体。
(2)减少药品浪费
和铜反应剩余的浓硝酸,加水稀释即可得到稀硝酸,与铜继续进行反应。
(3)充分利用反应产物
硝酸之前学生已学习过NO、NO2的主要化学性质,但只是给出反应方程式。铜与浓稀硝酸作用先后有NO2、NO产生,若继续进行其性质实验,不仅可以强化学生认知更好地落实相关知识点,而且减少排放避免污染环境。
在反应装置中预先存有水和空气,就可以进行NO2和水、NO和氧气的反应。
(4)实验绿色化