铜与稀硝酸反应实验的探究

铜与稀硝酸的反应实验
实验目的：
在中学化学实验中，铜与稀硝酸的反应在室温条件下现象不是很明显，且易造成污染，所以对该实验进行了重新设计。

实验原理：
3Cu+8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O
2NO+O2===2NO23NO2+H2O===NO+2HNO3
实验用品：
稀硝酸（大约硝酸与水的配比在1：4到1：3之间）、铜片两小块、橡胶塞、一次性医用注射器、烧杯一个。

实验装置图：
实验步骤与现象：
1.先取下注射器后面的活塞，在注射器内放入两个小片铜片，塞上活
塞后，吸入适量的（大约15毫升）稀硝酸，将注射器细管端用橡皮塞密封。

2.然后把注射器烧杯中（烧杯中事先加入适量热水）进行水浴。

3.反应开始生成的气体被富集在筒内为无色。

溶液也逐渐变为蓝色。

4.取下橡皮塞，轻轻拉动活塞吸入空气，无色气体变为棕色。

5.塞上橡皮塞，震荡注射器，棕色变为无色。

实验三铜与硝酸的反应实验目的：探究铜与浓、稀硝酸的反应实验原理：实验用品：铜片、浓硝酸、稀硝酸、水、氢氧化钠溶液；试管、水槽、小烧杯（2）、大烧杯（3）、培养皿（2）、大试管、单孔塞、双孔塞，导气管，铁架台，夹子。

实验步骤：1、将两个小烧杯放于两个培养皿上，培养皿中加入少量水。

2、分别取两片铜于两个小烧杯中，分别向其中加入2ml浓硝酸、稀硝酸。

3、迅速倒扣两个大烧杯，使形成液封。

观察现象。

4、取2ml浓硝酸于小试管中，将试管固定在铁架台上，塞上双孔塞，导气管出口连接氢氧化钠溶液的烧杯如图所示：5、另取几片铜于烧瓶中，加入5ml浓硝酸，塞好单孔塞。

6、将生成的气体通入铁架台上的小试管中，将尾气通入氢氧化钠溶液。

观察现象。

12．（2009年北京理综27）（14分）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已NO，而稀硝酸不能氧化NO。

由此得出的结论是略去）。

实验表明浓硝酸能将NO氧化成2浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。

可选药品：浓硝酸、3mo/L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO 反应，能与2NO 反应232222NO NaOH NaNO NaNO H O =++（1） 实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中乘放的药品依次．．是 （2） 滴加浓硝酸之前的操作时检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后（3） 装置①中发生反应的化学方程式是（4） 装置②的作用是 ，发生反应的化学方程式是（5） 该小组得出的结论一局的试验现象是（6） 试验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。

甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。

同学们分别涉及了一下4个试验来判断两种看法是否正确。

这些方案中可行的是（选填序号字母）a. 加热该绿色溶液，观察颜色变化b. 加水稀释绿色溶液，观察颜色变化c. 向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d. 向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反映产生的气体，观察颜色变化。

铜与硝酸反应的实验现象探究铜与浓稀硝酸反应的实验，是中学化学教材中两个非常重要的演示实验，由于硝酸的浓度不同，反应现象不同，硝酸的还原产物也不相同。

⑴铜与浓硝酸反应取一支试管，加入一小块铜片，滴入浓硝酸后，立即有气泡产生，反应剧烈，放出红棕色气体，溶液很快变成绿色；⑵铜与稀硝酸反应取一支试管，加入一小块铜片，滴入稀硝酸后，也有气泡产生，反应缓慢，反应开始阶段，试管内气体呈红棕色，随着反应的进行，试管内气体逐渐变浅，最终呈无色，溶液变成蓝色。

综上可见，铜与浓稀硝酸反应，除了在反应现象和气体产物上有明显不同以外，还有一个明显不同，就是反应后生成的溶液颜色明显不同。

对这个问题存在着不同的解释，但同学们通过对以下这个例题的分析与解答，不仅能够更好地认识铜与浓、稀硝酸反应现象的不同，也会对反应后溶液颜色的不同有新的理解。

例题铜与浓硝酸和铜与稀硝酸反应，产物不同，实验现象不同。

为此，某高二化学学习兴趣小组在教师的指导下开展了积极的实验探究活动，他们为了证明并观察到铜与稀硝酸反应的产物为NO，设计了如图所示的实验装置。

⑴请根据他们的思路，选择下列药品，完成该实验，并叙述实验步骤。

药品：稀硝酸、稀盐酸、锌粒、碳酸钙固体。

步骤：①检查装置的气密性；②；③；④待反应完全后，将右边的导管插入试管内接近液面；⑤；⑥用注射器向试管内推入空气（或氧气）。

⑵推入氧气或空气的目的是。

⑶分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到溶液前者呈绿色，后者呈蓝色，某同学提出这可能是Cu2+浓度差引起的，你同意吗？原因是。

另一同学提出溶液呈绿色是Cu2+溶液颜色与NO2气体颜色复合的结果，请设计一个实验证明之（简述实验方案与实验现象）。

分析：此题探究的内容有两个：一是对如何能观察到铜与稀硝酸的反应产物NO呈无色进行探究，其关键是如何有效排除试管内的空气，使生成的NO不被氧化，又能很方便地检验出无色NO的存在；二是对铜与浓硝酸反应溶液呈绿色的原因进行探究，其关键是如何能通过实验证明浓硝酸与铜反应后的溶液呈绿色不是铜离子浓度差引起的。

铜与稀硝酸的反应实验演示操作方法按图装好实验装置，并检验这一装置气密性。

在烧瓶里放3－－4片铜片，再打开漏斗活塞，将稀硝酸放入烧瓶，直至浸没铜片为止，观察现象，然后再把烧瓶加热，用排水法收集一试管气体。

实验现象铜片中假如稀硝酸不加热时，仅有少量气泡产生，当给烧瓶加热时，产生大量气泡，试管中收集到气体为无色，在水面下用拇指堵住试管口，把试管从水中取出，并使管口向上，放开拇指，试管口处气体变为红棕色。

烧瓶内溶液呈蓝色。

实验结论铜与稀硝酸在不加热时反应缓慢，在加热时反应速度较快，有无色NO气体生成，同时生成硝酸铜，反应方程式：3Cu ＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2 ＋2NO ↑＋4H2O实验考点1、金属与稀硝酸反应规律；2、金属活动性顺序表中H后面的金属与氧化性酸的反应特点与计算。

经典考题1、0.3molCu与足量的稀HNO3完全反应时，被还原的HNO3的物质的量是A、0.8molB、0.6molC、0.4molD、0.2mol试题难度：易2、向1L0.5mol/L的H2SO4溶液中加入10.1gKNO3和12.8gCu 充分反应后产生的气体在标态下的体积为( )A、2.24LB、3.36LC、4.48LD、5.60L试题难度：中3、已知锌和稀硝酸反应时，每有1mol硝酸反应，就有0.8mol电子转移，此时硝酸的还原产物可能是什么物质？并写出有关化学方程式。

试题难度：难1 答案：D解析：直接考查方程式，硝酸同时体现氧化性和酸性，3摩尔铜参加反应时被还原的硝酸是2摩尔。

2 答案：A解析：根据铜和稀硝酸反应的离子方程式进行计算，硫酸提供氢离子，硝酸钾提供硝酸根离子，判断硝酸根不足，根据硝酸根进行计算可得。

3 答案：还原产物可能是N2O或是NH4NO3。

4Zn＋10HNO3＝4Zn（NO3）2＋N2O↑＋5H2O4Zn＋10HNO3＝4Zn（NO3）2＋NH4NO3＋3H2O解析：利用电子得失守恒计算，10摩尔硝酸参加反应就有8摩尔电子转移，即有4摩尔的金属锌参加反应，同时生成4摩尔硝酸锌，那么体现酸性的硝酸就是8摩尔，只有2摩尔的硝酸得8摩尔电子，平均每摩尔硝酸得电子4摩尔，产物为N2O ，当然还有一种可能是只有其中的1摩尔硝酸得到8摩尔电子到－3价，最后产物为硝酸铵。

在上面的三组实验中提供的硝酸的体积均一样，仅仅是铜的质量不相同。

A组中，铜的质量相同，即反响后溶液中Cu2+的浓度相同，而浓硝酸反响后溶液为绿色，稀硝酸为蓝色；B组中，与浓硝酸反响的铜的质量要小一些，即反响后Cu2+浓度低一些，然而溶液仍然为绿色；C组中Cu2+的浓度大，溶液仍然是绿色。

可见，Cu(NO3)2溶液为绿色不是由Cu2+浓度引起的。

猜测二、可能是硝酸铜溶于浓硝酸引起的。

将Cu(NO3)2晶体溶于浓硝酸，溶液仍然为蓝色。

可见此假设不成立猜测三、可能是温度不同引起的方案1：将绿色的Cu(NO3)2溶液加热。

溶液仍然为绿色，且在试管中产生大量的红棕色气体。

原因是在加热的时候，浓硝酸不断的分解，致使NO2源源不断的生成，因此不可能将NO2和Cu(NO3)2分开，因此溶液仍为绿色。

方案2：将正在反响的试管壁不断地用流水冲，溶液颜色为蓝色。

这个改变的核心因素是降低温度。

因为Cu+4HNO3〔浓〕==Cu〔NO3〕2+2NO2+2H2O的反响是放热反响，降温反响速度减慢，产生的NO2减少；而2NO2==N2O4〔正反响为放热反响〕，因此降温平衡向右移动，生成无色的N2O4，NO2的量逐渐减少，故溶液很快变成蓝色。

猜测四、可能是NO2溶于Cu(NO3)2溶液形成的。

方案1：将Cu和浓硝酸反响后的溶液迅速倒入枯燥的烧杯中，再转移到另一个枯燥的烧杯中，溶液迅速变蓝。

方案2：在Cu和浓硝酸反响后的试管口上塞一团沾有NaOH溶液的棉花，放置半天后，溶液为蓝色。

其原因是随着时间的推移，反响后的溶液温度降低，NO2慢慢从溶液中逸出被棉花中的NaOH吸收，溶液的颜色仅仅由Cu(NO3)2呈现出来。

由此可见，Cu(NO3)2溶液的绿色是由蓝色的Cu(NO3)2溶液和黄色的HNO3溶液〔溶有NO2〕的两者混合而成的。

二、原型拓展1方案评价型[例1]某化学课外兴趣小组在做铜与浓硝酸、稀硝酸反响实验时发现：“相同质量的铜分别与等体积且足量的浓硝酸、稀硝酸充分反响后，前者溶液颜色是绿色的，后者溶液的颜色是蓝色的。

铜与硝酸反应所得溶液呈绿色的实证研究摘要:在Cu与HNO3溶液反应体系中，当HNO3浓度较高时产物主要为NO2，浓度较低时产物主要为NO，实验认为Cu与浓HNO3反应后一般得到绿色溶液，但实验发现铜与稀HNO3作用时也能得到绿色溶液。

通过对绿色溶液组成的探究，发现Cu与HNO3溶液反应之所以会变绿色的主要原因是因为反应产物中存在HNO2或NO2－，同时提出中间产物HNO2可以认为Cu与硝酸反应的催化剂，Cu与HNO3反应是自催化的化学过程。

关键词:铜硝酸绿色溶液实验探究反应机理1 问题提出硝酸在一般情况下都能与Cu发生反应，其产物都有Cu(NO3)2溶液，理论上，Cu(NO3)2溶液由于存在Cu2+(aq)而呈蓝色，但Cu和浓HNO3反应后的溶液往往呈绿色，夏立先、吴思杰老等老师认为溶液显绿色是由Cu2+和NO2相互作用引起的[1]，也有人认为是还原产物NO2溶解在Cu(NO3)2溶液中引起的[2]。

为了验证上述文献所述的结论，笔者做了以下实验。

[实验1]在有足量的铜丝的烧杯中滴加适量的浓HNO3后，发现反应剧烈、产生红棕色气体，溶液先变为蓝色，然后逐渐变为绿色，随着反应的进行，溶液最终又得到了蓝色溶液。

[结论]Cu和浓HNO3反应后的溶液的确有时呈绿色，但当得到的Cu(NO3)2溶液较大时，溶液转化为蓝色。

[实验2]取少量蓝色的Cu(NO3)2溶液于小烧杯中，往烧杯中不断通入NO2，发现蓝色的Cu(NO3)2溶液转化为绿色。

以上2个实验说明文献[1、2]的结论是正确的，但是当我们进行[实验3]时发现，Cu和稀硝酸反应也得到了绿色溶液。

[实验3]取50mL0.6mol/LHNO3和过量的铜丝置于250mL的烧瓶中，在铜丝与硝酸混合后几小时内几乎无明显现象，而后溶液逐渐变为浅蓝色，再变为蓝色，反应3天多时间后溶液为绿色。

假如上述文献的结论是正确的，那么铜丝与0.6mol/L稀HNO3反应最终是不会得到绿色溶液呢，因为Cu 与稀HNO3反应的还原产物是NO而不是NO2。

稀硝酸与铜反应产物的验证探究实验室用稀硝酸与铜反应来制备no气体，涉及的主要反应3cu+8hno3=3cu（no3） 2+2no↑+4h2o如果采用图（ⅰ）装置（烧瓶内加入稀硝酸和铜片，必要时可加热），实验效果不是十分理想，因为观察到的现象不能有力证明反应产物是no；用ⅰ装置做实验时，排水法收集到的气体的颜色开始为无色；由于烧瓶内的空气不易排除，所以生成的no很快被氧化为红棕色的no2，因此在铜与稀hno3反应的实验中，很难观察到无色no气体的生成，而是观察到红棕色气体.为此设计了（ⅱ）装置（橡皮塞下端连有铜丝圈），用来做该实验可以达到满意的效果，实验ⅱ中的意图是创设无氧气环境，使no 能存在相当长一段时间.用ⅱ装置做实验时，步骤和现象如下：图1（1）用碳酸钙与稀硝酸反应产生的co2气体赶走装置内的空气，可在c中看到生成白色沉淀。

（2）稀硝酸与铜反应生成no。

（3）co2比空气重，从长管进入e，并没有把e中空气赶尽，致使部分no先与未赶尽的空气生成少量红棕色no2，当再从f鼓入空气时，e中有更多no2生成，所以红棕色加深。

（4）生成的no2与水反应有硝酸生成，硝酸与碳酸钙反应使沉淀溶解。

（5）吸收no、no2、co2尾气，防止污染大气。

装置（ⅱ）的优点如下：通过与稀硝酸反应产生的co2气体赶走装置内的空气，创造了较理想的无氧环境，之后生成的no虽然与e中残留的空气反应，生成了少量红棕色no2，但从f鼓入空气时，e中有更多no2生成，所以红棕色加深，可以说明e中有大量没有反应的no，从而证明了稀硝酸与铜反应生成了no，最后再依次通过澄清石灰水和氢氧化钠溶液吸收no、no2、co2尾气，防止污染大气。

两套实验装置通过对比不难发现（ⅰ）装置容易产生污染，且由于空气对实验的影响比较大，所以要证明no的说服力不够，相比之下（ⅱ）装置就可以避免上述问题的出现。

浅探初中语文记叙文阅读方法雷声艳（陕西省榆林市横山县波罗中学陕西横山719200）阅读记叙文，必须注意把握文章的基本要素，理清记叙的顺序以及线索，准确理解记叙中的描写议论和抒情。

铜和硝酸反应铜和硝酸反应是一种常见的化学反应，其产物可以用于制备其他金属化合物或者作为催化剂。

这种反应有很多实际应用，包括在冶金、电镀和实验室中使用。

本文将探讨铜和硝酸反应的机理、条件以及应用。

一、反应机理铜和硝酸反应的主要反应机理如下：2HNO3 + Cu → Cu(NO3)2 + H2O + NO↑硝酸可以与铜发生氧化还原反应，生成亚硝酸和硝酸铜。

在这个反应过程中，铜原子从零价（Cu）被氧化为正二价（Cu2+），硝酸则被还原为亚硝酸（NO）或者一氧化氮（NO）。

二、反应条件1.浓度：在常温下，一般使用浓硝酸和铜的反应才会较为显著。

较低浓度的硝酸可能不够强力地氧化铜。

2.温度：温度对铜和硝酸反应的速率有一定的影响。

反应在高温下进行更为迅速，但过高的温度可能对产物的稳定性造成影响。

3.反应容器：由于反应生成的氧化亚铜（CuO）會附着在反应器的内表面上，因此使用玻璃制成的反應器比较合适。

不宜使用金属或塑料制成的反应器，因为铜杂质可能与这些材料发生反应。

4.搅拌：搅拌可以促进反应的进行，增加反应速率。

5.安全性：硝酸具有强氧化性和腐蚀性，所以在进行反应时应当采取必要的安全措施，如佩戴防护手套、护目镜等。

三、应用1.冶金：硝酸可以用作提取铜的溶剂，用于从含铜矿石中提取铜金属。

在冶炼过程中，铜矿石通常首先被破碎、浸泡并研磨成细粉末。

然后，加入硝酸进行反应，将铜溶解为硝酸铜溶液。

最后，通过电解或其他方法将铜离子还原为纯铜金属。

2.电镀：硝酸铜溶液可以作为电镀铜的电解液。

通过在电解槽中通入电流，可以将铜金属从溶液中沉积到需要镀铜的导体表面上。

这种电镀可以提供良好的导电性和耐腐蚀性，保护导体不受外部环境的影响。

3.实验室应用：铜和硝酸反应在实验室中被广泛应用于制备其他金属化合物或催化剂。

例如，通过将硝酸铜溶液与其他金属离子反应，可以制备其他金属的硝酸盐。

此外，硝酸铜溶液也可以用作一些有机反应的催化剂，如氨合成、乙炔与水的加成反应等。