“铜与浓、稀硝酸反应”教学设计

李 捷

(韩山师范学院化学与环境工程学院，广东 潮州 521041)

一、教材分析

铜与浓硝酸、稀硝酸的反应在高中必修一中占据着很重要的地位，通过观察铜与浓、稀硝酸的反应使同学们更直观地了解硝酸的氧化性强弱。在常规试验中，由于需要药品的量比较多，在短时间内易生成大量的二氧化氮气体，不易控制反应的速率，并且尾气收集较困难，危险系数较大。而在微型实验中，实验药品用量较少，反应相比之前容易控制，效果更加明显并且尾气容易收集处理。因此，微型实验更适合用来作为演示实验。学生的理解也会更透彻。

二、学情分析

“硝酸的性质—铜与浓稀硝酸的反应”是人教版化学1的内容。在本节课之前，学生对化学实验的基本操作已经有了一定的了解。并渴望在实验室中动手操作完成实验。因此，本节课通过铜与浓稀硝酸反应的实验设计，让学生能够自主思考，改进实验，体验实践与创新的乐趣。

三、三维教学目标

(一)知识与技能

了解铜与浓硝酸、稀硝酸的反应原理；熟悉掌握该实验的操作与注意事项。

(二)过程与方法

通过小组讨论研究增进对实验的理解以及对实验装置进行改进；通过对比浓、稀硝酸与铜反应的现象和产物，增强对浓、稀硝酸氧化性强弱的理解。

(三)情感态度与价值观

通过微型实验对铜与浓、稀硝酸的反应进行探索，提高学生设计实验，分析实验，操作实验的能力，培养学生之间团结合作的精神。

四、教学重难点

重点：铜与浓、稀硝酸反应原理、反应现象、反应产物颜色和尾气的处理。

难点：微型实验器材的组装和实验操作。

五、教学方法

讲授法、演示实验法、多媒体教学法、实验改进法。

六、教学过程

(一)温故知新

老师：同学们好，这节课我们要学习的是铜与浓、稀硝酸反应的实验。在实验之前，请同学们先回顾一下之前学习的硝酸的知识，请大家先写出铜与浓、稀硝酸反应的化学方程式。

学生：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2(稀)+2NO↑+4H2O

设计意图：通过让同学们回忆已学过的知识，引出本节课的内容。

(二)实验引入

老师：这两个反应是在硝酸的不同浓度下进行的，因而反应产物也不一样，但反应生成的气体都是有毒的。那么，同学们今天能不能在教材已有的实验装置图上，根据实验原理，自行设计实验，动手改进实验呢？

实验器材：操作台、U型管、针筒两个、具支试管、套上乳胶管的尖嘴管及乳胶管各一支、橡胶塞两个、铜丝若干、内空的多用滴管、浓硝酸、蒸馏水。

两到三个同学一组，参考已有的实验装置图，根据已有知识，充分利用实验室中的仪器，组装实验的反应装置。发挥自己的想象和推理，设计出可行的实验装置。

注意：本次实验利用的试剂具有强氧化性和腐蚀性，并且生成的气体有毒性，因此同学们在实验中要格外小心。

设计意图：通过让学生发挥想象，小组间相互配合设计可行的实验方案，激发学生的思考能力以及增强学生的动手操作能力。

一段时间后，老师开始巡查指导，请同学们描述自己的实验设计，其他同学仔细观察，和教师一起讨论评价。

(三)成果展示

学生讲述自己的实验设计。每一组同学轮流讲解自己的实验设计，最后师生共同总结这节课的内容，课后思考怎样改进能使该实验有更好的效果。

例：我们先在U型管底部放入适量铜丝和水(水的体积要浸过弯管部分以形成液封)，再往U型管中放入一个盛有少量铜丝的小试管。然后在U型管的上部利用胶塞插入针筒，针筒里面放置浓硝酸，通过针筒活塞的推拉来控制浓硫酸的量，达到控制反应速率的目的。

接着将U型管右侧上部插入套上乳胶管的尖嘴管并在支管口处用乳胶管与具支试管管口连接。在具支试管中放入适量的氢氧化钠达到尾气处理的目的。

然后再准备一支具支试管，里面放入少量的铜丝，先适量的浓硝酸稀释成稀硝酸，在具支试管管口用胶塞插入针筒，针筒里面放置稀硝酸，通过针筒活塞的推拉来控制稀硝酸的量，达到控制反应速率的目的。分支口用乳胶管连接到盛有氢氧化钠的试管口，达到尾气处理的目的。

图 实验装置

注入浓硝酸后，试管里反应剧烈，产生红棕色气体。气体因压强作用往U型管底部扩散，与水中的铜丝反应。水的颜色变为浅蓝色。一段时间后，通过内空的多用滴管进行注气，会发现支管口处出现红棕色气体，同时具支试管里的水由无色变蓝色。

当往小试管注射浓硝酸时，会发生铜与浓硝酸的反应，即：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

会产生红棕色气体。接着气体往U型管底部扩散，与水中的铜丝发生反应，即：

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

因此溶液颜色会变蓝色。一段时间后，生成的NO会经过具支试管的支管口处，这时利用内空的多用滴管注气，支管口处会有红棕色气体NO2生成，即：

2NO+O2=2NO2

最后NO和NO2会与具支试管的水反应，达到尾气处理的目的。

设计意图：让学生讲述自己设计的实验，锻炼了学生的讲解分析实验的能力，同时让其他同学聆听并思考，达到共同进步的目的。

(四)归纳总结

老师：同学们，我们今天完成了铜和浓硝酸、稀硝酸的实验，知道了NO2和NO的物理性质。

设计意图：引导学生小结本节课的内容，并布置课后作业巩固本节课的学习内容。

七、板书设计

Cu与浓、稀硝酸的反应实验

1、物理性质：

NO是无色、无味、有毒且难溶于水的气体；NO2是一种红棕色、有剌激性气味的有毒气体。

2、化学性质：

NO2易和水反应，有强氧化性。

NO在水中的溶解度较小，而且不与水发生反应。

常温下NO很容易氧化为二氧化氮。

3、反应方程式：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2(稀)+2NO↑+4H2O

2NO+O2=2NO2

八、教学设计反思

微型实验的反应装置简单，可操作性强，适用于中学化学实验课的演示以及学生分组进行实验。同时提高实验的安全性、可控性，并且节约了反应所需的试剂用量及反应时间。

充分利用资源，能够在短时间内观察到铜与浓、稀硝酸反应的现象，使学生对硝酸的氧化性强弱有了直观深刻的了解。