硝酸与铜反应实验

实验目的

验证硝酸的强氧化性,比较铜与浓、稀硝酸反应的现象和产物。

实验原理

铜不与稀盐酸、稀硫酸反应,却能被硝酸氧化,说明起氧化作用的是 NO₃-中 +5 价的氮。Cu + 4HNO₃(浓) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O;3Cu + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O。NO 遇空气被氧化:2NO + O₂ = 2NO₂。

实验器材

• 铜片(或铜丝)
• 浓硝酸
• 稀硝酸
• 试管
• 镊子
• 胶头滴管
• 带导管的橡皮塞
• 氢氧化钠溶液(吸收尾气)

实验步骤

1. 取两支试管,各放入一小片铜片。
2. 向一支试管中加入少量浓硝酸,立即观察现象。
3. 向另一支试管中加入少量稀硝酸,观察现象,必要时可微热。
4. 观察稀硝酸一组的试管口,看无色气体接触空气后的变化。
5. 用氢氧化钠溶液吸收尾气,结束后整理药品。

实验现象与结论

浓硝酸一组:反应剧烈,铜片逐渐溶解,产生红棕色气体,溶液呈绿色或蓝绿色。稀硝酸一组:反应较缓慢,产生无色气体,在试管口遇空气变为红棕色,溶液呈蓝色。结论:硝酸有强氧化性,浓度不同,还原产物不同。

注意事项

• 浓硝酸有强腐蚀性,取用时戴护目镜和手套。
• NO2、NO 有毒,须在通风橱中进行并吸收尾气。
• 用量要少,避免反应过于剧烈。

常见问题

铜与稀硝酸反应为什么试管口出现红棕色?

反应生成无色的 NO,到试管口遇空气中的氧气生成红棕色的 NO₂,方程式为 2NO + O₂ = 2NO₂。

铜与浓硝酸反应后溶液为什么常呈绿色?

一般认为是生成的 Cu(NO₃)₂ 溶液中溶有 NO₂,蓝色与黄色混合而呈绿色。加水稀释后可偏向蓝色。