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        探究濃度對(duì)銅與硝酸反應(yīng)的影響

        2016-12-23 05:52:20
        湖南教育 2016年36期
        關(guān)鍵詞:銅絲注射器硝酸

        探究濃度對(duì)銅與硝酸反應(yīng)的影響

        劉贊許夏勇

        銅和硝酸的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是硝酸氧化性體現(xiàn)的一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn),也是掌握硝酸氧化性的很有必要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)。因此它是高中化學(xué)經(jīng)??嫉囊活?lèi)計(jì)算題。

        一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

        對(duì)比觀察濃、稀硝酸與銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        二、實(shí)驗(yàn)器材

        實(shí)驗(yàn)儀器:鐵架臺(tái)、具支試管、燒杯、玻璃導(dǎo)管、橡皮管、止水夾、10mL注射器、塑料瓶、橡皮塞。

        實(shí)驗(yàn)藥品:銅絲、濃硝酸(體積比2∶1)、稀硝酸(體積比3∶5)、碳棒、40%氫氧化鈉溶液、澄清石灰水、大理石、氧氣。

        三、實(shí)驗(yàn)原理及裝置說(shuō)明

        實(shí)驗(yàn)原理如下,裝置如圖所示。

        Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

        3Cu+8HNO3(?。?3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

        3NO2+H2O=2HNO3+NO

        2NO+O2=2NO2

        四、不同濃度硝酸與銅反應(yīng)的影響

        1.不同濃度硝酸與銅反應(yīng)的產(chǎn)物

        硝酸和水體積比出現(xiàn)紅棕色氣體時(shí)間5mL濃硝酸立刻4mL濃硝酸+1mL水4∶1立刻6mL濃硝酸+2mL水(取5mL)3∶1立刻4mL濃硝酸+2mL水2∶1立刻6mL濃硝酸+4mL水(取5mL)3∶2 1min 3mL濃硝酸+3mL水(取5mL)1∶1 2min 3mL濃硝酸+3mL水(取5mL)1∶1是4mL濃硝酸+5mL水(取5mL)4∶5是2mL濃硝酸+3mL水2∶3是3mL濃硝酸+5mL水(取5mL)3∶5否2mL濃硝酸+4mL水(取5mL)1∶2否2mL濃硝酸+6mL水(取5mL)1∶3否1mL濃硝酸+4mL水1∶4否

        2.稀硝酸與銅反應(yīng)

        原電池原理(收集20mL氣體)3mL稀硝酸+5mL水(取5mL)3∶5 5min 3min 2mL稀硝酸+4mL水(取5mL)1∶2 8min 5min 2mL稀硝酸+6mL水(取5mL)1∶3>10min>5min 1mL稀硝酸+4mL水1∶4>10min>5min硝酸和水體積比時(shí)間(收集20mL氣體)

        說(shuō)明:選用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%~68%,量取液體選用10mL的注射器,銅絲纏繞在一根碳棒上(5號(hào)干電池的電極),銅與硝酸反應(yīng)均在無(wú)氧的環(huán)境下進(jìn)行。

        通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知,如需加快反應(yīng)速率,銅與稀硝酸的反應(yīng)可采用原電池原理,稀硝酸(體積比為3∶5)與銅反應(yīng)能避免NO2生成,且反應(yīng)速率較快。濃硝酸(體積比為2∶1)與銅反應(yīng)實(shí)驗(yàn)速率適中,現(xiàn)象明顯,便于觀察。

        五、實(shí)驗(yàn)步驟

        1.組裝實(shí)驗(yàn)儀器,檢查裝置的氣密性。

        2.向右邊試管中先加入約0.6g大理石,打開(kāi)開(kāi)止水夾1、3、4,關(guān)閉開(kāi)止水夾2,用注射器吸入6mL稀硝酸,將稀硝酸注入試管中,排盡裝置內(nèi)空氣。

        3.試管中不再產(chǎn)生氣體時(shí),關(guān)閉開(kāi)止水夾3、4,打開(kāi)開(kāi)止水夾2,將可抽動(dòng)的銅絲插入稀硝酸溶液中,銅絲表面有氣泡產(chǎn)生,溶液變藍(lán)色,氫氧化鈉溶液中有穩(wěn)定氣泡產(chǎn)生。3mim后,關(guān)閉開(kāi)止水夾1、2,將銅絲抽離液面,用注射器抽取試管內(nèi)氣體,再吸入空氣,觀察注射器內(nèi)氣體顏色由無(wú)色變?yōu)榧t棕色,實(shí)驗(yàn)完畢后,打開(kāi)開(kāi)止水夾1、2。

        4.向左邊具支試管中加入5mL濃硝酸,注射器中吸入10mL蒸餾水,打開(kāi)開(kāi)止水夾2、3,關(guān)閉開(kāi)止水夾1、4,將可抽動(dòng)的銅絲插入濃硝酸溶液中,銅絲表面有氣泡產(chǎn)生,溶液變綠色,紅棕色氣體充滿(mǎn)試管上部。將銅絲抽離液面,關(guān)閉開(kāi)止水夾3,用注射器注入蒸餾水,觀察試管中氣體顏色的變化。然后用注射器抽取試管內(nèi)3mL氣體,再吸入少量空氣,觀察注射器內(nèi)氣體顏色的變化。實(shí)驗(yàn)完畢后,打開(kāi)開(kāi)止水夾1。

        六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

        1.裝置將銅與濃、稀硝酸,NO2與H2O、NO與O2等反應(yīng)實(shí)驗(yàn)整合于一體,有極佳的對(duì)比效果,可以很明顯地觀察到銅與濃、稀硝酸反應(yīng)后溶液顏色的不同和產(chǎn)生氣體的不同。

        2.通過(guò)對(duì)濃、稀硝酸的初步界定,可推斷出稀硝酸(體積比3∶5)、濃硝酸(體積比2∶1)與銅反應(yīng),現(xiàn)象最為明顯。

        3.實(shí)驗(yàn)在封閉體系中進(jìn)行,真正地觀察到了NO和NO2的顏色,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯,實(shí)驗(yàn)過(guò)程無(wú)NO2和NO氣體排放,對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

        (作者單位:華容縣第一中學(xué))

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