本實(shí)用新型涉及一種用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置（如圖3）主要部分包括長(zhǎng)頸漏斗11、帶孔橡皮塞12、具支試管13、導(dǎo)氣管14、水槽15和集氣瓶16，按照?qǐng)D3所示連接。演示時(shí)首先將銅片置于具支試管的底部，打開長(zhǎng)頸漏斗的活塞，將長(zhǎng)頸漏斗中的濃硝酸或者稀硝酸滴入具支試管中與銅片進(jìn)行反應(yīng)。使用濃硝酸時(shí)，試管中可見液體顏色變藍(lán)綠（Cu(NO₃)₂與部分溶解的NO₂），并生成紅棕色氣體（NO₂），NO₂經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)入充滿水的水槽與倒扣的集氣瓶，瓶底收集得到無色氣體（NO）。使用稀硝酸時(shí)，試管中可見液體顏色變藍(lán)（Cu(NO₃)₂并生成無色氣體NO），NO經(jīng)導(dǎo)氣管導(dǎo)入充滿水的水槽與倒扣的集氣瓶，瓶底收集得到無色氣體（NO）。現(xiàn)有技術(shù)方案存在兩處主要的技術(shù)缺陷：第一、該裝置應(yīng)用部件較多，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備較為繁雜。第二、該裝置進(jìn)行演示時(shí)反應(yīng)進(jìn)程難以控制，往往需要等待酸液或者銅片反應(yīng)完全，同時(shí)還會(huì)造成藥品的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便的用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置，包括具有兩個(gè)豎直朝上的試管口的U型試管，所述U型試管的其中一個(gè)試管口經(jīng)磨口塞封堵，所述磨口塞連接有與U型試管連通的第一注射器、第二注射器，所述磨口塞中還設(shè)有銅絲定位孔，所述U型試管的另一個(gè)試管口填充有棉球。

優(yōu)選的，所述第一注射器與第二注射器分別經(jīng)兩硅膠管與磨口塞連接，所述磨口塞中開設(shè)有用以硅膠管的一端部插入的通孔，所述通孔與U型試管相通，所述通孔對(duì)稱分布于磨口塞的中軸線的兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述銅絲定位孔豎向開設(shè)于磨口塞的中部，所述銅絲定位孔的兩端均豎向貫穿磨口塞。

優(yōu)選的，所述U型試管包括U形的試管本體，其中在位于磨口塞側(cè)的試管本體的中上部豎直設(shè)有反應(yīng)觀察腔管體，所述磨口塞封堵于反應(yīng)觀察腔管體的試管口上，在位于棉球側(cè)的試管本體的中下部豎向設(shè)有兩個(gè)儲(chǔ)液管體，所述反應(yīng)觀察腔管體經(jīng)試管本體與儲(chǔ)液管體相互連通。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)觀察腔管體的容積為15mL，每個(gè)儲(chǔ)液管體的容積為15 mL，所述第一注射器與第二注射器的規(guī)格均為20 mL，所述反應(yīng)觀察腔管體的直徑大于試管本體的直徑，所述儲(chǔ)液管體的形狀為圓形，所述儲(chǔ)液管體的直徑大于試管本體的直徑。

優(yōu)選的，兩硅膠管上分別設(shè)有第一注射器止水夾、第二注射器止水夾。

優(yōu)選的，所述棉球?yàn)榕葸^堿的棉球。

優(yōu)選的，所述U型試管的磨口塞側(cè)的試管口高度大于棉球側(cè)的試管口高度。

優(yōu)選的，所述U型試管、磨口塞、第一注射器、第二注射器的材質(zhì)為玻璃或者石英材質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：該用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便，能夠用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)；裝置與操作簡(jiǎn)單，可手持操作，無需鐵架臺(tái)等笨重的儀器，減輕工作量；節(jié)省藥品。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。

圖2為磨口塞的構(gòu)造示意圖。

圖3為現(xiàn)有的用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置的構(gòu)造示意圖。

圖中：1-U型試管，101-試管本體，102-反應(yīng)觀察腔管體，103-儲(chǔ)液管體，2-磨口塞，3-第一注射器，4-第二注射器，5-銅絲定位孔，6-棉球，7-硅膠管，8-通孔，9-第一注射器止水夾，10-第二注射器止水夾，11-長(zhǎng)頸漏斗，12-帶孔橡皮塞，13-具支試管，14-導(dǎo)氣管，15-水槽，16-集氣瓶，17-銅絲。

具體實(shí)施方式

為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

如圖1-3所示，一種用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置，包括具有兩個(gè)豎直朝上的試管口的U型試管1，所述U型試管的其中一個(gè)試管口經(jīng)磨口塞2封堵，所述磨口塞連接有與U型試管連通的第一注射器3、第二注射器4，所述磨口塞中還設(shè)有銅絲定位孔5，所述U型試管的另一個(gè)試管口填充有棉球6。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述第一注射器與第二注射器分別經(jīng)兩硅膠管7與磨口塞連接，所述磨口塞中開設(shè)有用以硅膠管的一端部插入的通孔8，所述通孔與U型試管相通，所述通孔對(duì)稱分布于磨口塞的中軸線的兩側(cè)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述銅絲定位孔豎向開設(shè)于磨口塞的中部，所述銅絲定位孔的兩端均豎向貫穿磨口塞。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述U型試管包括U形的試管本體101，其中在位于磨口塞側(cè)的試管本體的中上部豎直設(shè)有反應(yīng)觀察腔管體102，所述磨口塞封堵于反應(yīng)觀察腔管體的試管口上，在位于棉球側(cè)的試管本體的中下部豎向設(shè)有兩個(gè)儲(chǔ)液管體103，所述反應(yīng)觀察腔管體經(jīng)試管本體與儲(chǔ)液管體相互連通。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述反應(yīng)觀察腔管體的容積為15mL，每個(gè)儲(chǔ)液管體的容積為15 mL，所述第一注射器與第二注射器的規(guī)格均為20 mL，所述反應(yīng)觀察腔管體的直徑大于試管本體的直徑，所述儲(chǔ)液管體的形狀為圓形，所述儲(chǔ)液管體的直徑大于試管本體的直徑。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，兩硅膠管上分別設(shè)有第一注射器止水夾9、第二注射器止水夾10。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述棉球?yàn)榕葸^堿的棉球。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述U型試管的磨口塞側(cè)的試管口高度大于棉球側(cè)的試管口高度。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述U型試管、磨口塞、第一注射器、第二注射器的材質(zhì)為玻璃或者石英材質(zhì)。

具體實(shí)施過程：

步驟一：工作前，首先在豎直放置的U型試管中加入20mL的15mol/L的濃硝酸（此時(shí)管中液面高度不超過下部?jī)?chǔ)液管體容積的80%），在反應(yīng)觀察腔管體的試管口上安裝好下端卷成螺旋狀銅絲17的磨口塞，銅絲插入磨口塞中的銅絲定位孔后用玻璃膠固定，取出棉球先放入3mol/L的NaOH溶液浸濕，再塞回原試管口中填充；在第二注射器內(nèi)充入6mL水（蒸餾水）和10mL空氣，用硅膠管將注射器與磨口塞頂部?jī)蓚?cè)通孔相連，分別夾緊第一注射器止水夾與第二注射器止水夾；

步驟二：工作時(shí)，取下第一注射器止水夾，用第一注射器將U型試管內(nèi)封存的空氣抽出后夾緊第一注射器止水夾；此時(shí)，銅絲與濃硝酸接觸，迅速反應(yīng)生成大量紅棕色的NO₂氣體；生成的氣體將濃硝酸壓回U型試管的另一側(cè)，銅絲與濃硝酸不再接觸，反應(yīng)停止；可觀察到紅棕色氣體的體積在一段時(shí)間之后減小，溶液呈綠色（紅棕色的NO₂溶解在濃硝酸中呈黃色，而反應(yīng)生成的Cu(NO₃)₂在溶液中呈藍(lán)色，黃色與藍(lán)色混合體現(xiàn)為綠色），此步驟可演示濃硝酸與銅的反應(yīng)。

步驟三：接著取下第二注射器止水夾，將第二注射器中的水先注入U(xiǎn)型試管后夾緊第二注射器止水夾（調(diào)整第二注射器的針頭端朝下，水位于下部，空氣位于上部），可觀察到反應(yīng)觀察腔管體中氣體由紅棕色變成無色，同時(shí)氣體的體積減??；再取下第一注射器止水夾，用第一注射器將上述無色氣體抽出后夾緊第一注射器止水夾，無色氣體與步驟二中抽入的空氣混合，可觀察到第一注射器中無色氣體變?yōu)榧t棕色；此步驟可演示NO₂和H₂O及NO和O₂的反應(yīng)。

同時(shí)，注入U(xiǎn)型試管的水（蒸餾水）將濃硝酸稀釋為稀硝酸，溶液液面上升，此時(shí)可觀察到銅絲表面有氣泡生成，一段時(shí)間后，反應(yīng)速度加快，生成的無色氣體聚集在反應(yīng)觀察腔管體上端，無色氣體將稀硝酸壓回U型試管的另一側(cè)，銅絲與稀硝酸分離，反應(yīng)停止；接著取下第二注射器止水夾，用第二注射器將U型試管中生成的無色氣體抽出后夾緊第二注射器止水夾，與第二注射器中原有的空氣混合，可觀察到第二注射器中無色氣體變?yōu)榧t棕色（證實(shí)無色氣體為NO）；此步驟可演示稀硝酸與銅的反應(yīng)。

步驟四：演示結(jié)束后，取下第一注射器和第二注射器將氣體緩緩注入泡過堿的棉球吸收，接著將U型試管中的酸液通過泡過堿的棉球從試管口緩緩倒入廢液缸。

該用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置的上述實(shí)施過程操作簡(jiǎn)單，可手持操作，無需鐵架臺(tái)等笨重的儀器，減輕工作量；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰，可長(zhǎng)時(shí)間觀察銅和稀硝酸反應(yīng)生成的無色的NO氣體；反應(yīng)環(huán)保安全，可控制反應(yīng)產(chǎn)生的氣體的量，硝酸用量少，節(jié)省藥品，符合綠色環(huán)保的理念；該實(shí)驗(yàn)用啟普發(fā)生器的原理，將濃硝酸和稀硝酸的反應(yīng)集中在一次實(shí)驗(yàn)中連續(xù)完成，可以很好地對(duì)比兩次反應(yīng)的反應(yīng)速率和產(chǎn)物，包納知識(shí)點(diǎn)豐富；可在此裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究開展NO₂與H₂O、NaOH的反應(yīng)；利用此裝置還可以探究鐵和硝酸等反應(yīng)。

本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下都可以得出其他各種形式的用于演示銅與硝酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。