铜与稀硝酸反应

1

铜与硝酸反应实验

1．用示意图<2>中的简易装置可以进行气体的发生和收集。

（1）实验前应如何检查该装置的气密性？_____。

（2）拔开试管a的橡皮塞，加入10mL6mol·L

-1

稀硝酸和1g薄铜片，立即将带有导管的

橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，逐渐加快，请写出在试管a中所发生的所有反应

的化学方程式____________。

（3）从反应开始到的反应结束，预期在试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出____

___。

（4）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回

落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管口水面上升的原因________

_。

（5）试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽。将管口向上，松开拇指，片刻后，

再次堵住管口，将试管再倒置于水槽中，松开拇指。此时可观察到什么现象？

２．选择使用下列仪器（含药品）（图<3>），验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有

NO(N

2

和O

2

的用量可自由控制)。

浓HNO

3

N

2

→

铜粉

A

NaOH溶液

B

浓H

2

SO

4

C

热水浴

D

酚酞溶液

E

冰水浴

F

O

2

↓

O

2

↓

已知：①NO+NO

2

+2OH

-

=2NO

2

-

+H

2

O,2NO

2

+2OH

-

=NO

2

-

+NO

3

-

+H

2

O;

②气体液化温度NO

2

:21℃NO:-152℃

（1）甲乙丙三学生设计实验方案（用仪器的连接顺序表示）如下：

甲：A→C→F→D→B

2

乙：A→B→C→E

丙：A→F→D→B

讨论这些同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO（填

“能”或“不能”）？甲________；乙_______；丙_______。

具体说明不能验证的主要原因（若3个实验方案都能验证，则此小题不用回答）___________。

（2）反应前应先通入足量的N

2

，其目的是_______________。

（3）确认气体中含有NO的现象是_________。

（4）如果O

2

过量，则装置B中发生反应的化学方程式是：__________________。

３．如图<4>（尚有部分仪器未画），有一蒸馏烧瓶与注射器相连接，向蒸馏烧瓶中先加入

0.384g铜片和18mL2.5mol·L

-1

的稀硝酸溶液，立即用锡箔包住在橡胶塞封住烧瓶瓶口，实

验装置内的空气在标准状况下为500mL（其中注射器内不少于其体积的1/2，见图示）。

（1）欲提高Cu与HNO

3

反应的速度可采用多种不同措施。

①若采用加化学试剂法，可加入的试剂为___；

A.蒸馏水B.无水醋酸钠C.块状石墨

②若用升高温度法，请在上述示意图空缺处画出必需的仪器。

（2）当烧瓶中的Cu和HNO

3

反应开始后，可观察到的现象有_____

______。

（3）待Cu与HNO

3

反应停止后，通过轻轻推拉注射器活塞，使装置内气体与气体、气体

与液体之间充分反应，若忽略液体的体积变化，最终溶液中NO

3

-

的物质的量浓度与开始时

相比是否有变化________（填有变化或不变）。

（4）在上述反应过程中，曾经被还原的硝酸为________。

４．用下图（I）装置加入稀硝酸和铜片，在实验室里制备NO，在烧瓶中实际见到的气体

是___色的，这就使人怀疑稀硝酸与铜反应是否真的能生成NO。即使可用排水取气

法收集到NO，也可以认为是NO

2

与水反应生成NO而无法证实。现用U形管、分液漏斗、

酒精灯、胶塞等仪器，设计下图（II）装置，来证实稀硝酸与铜反应的确生成了NO而不是

NO

2

。

（1）补充完成实验步骤：

a.检验装置的气密性_______________________。

b.将活塞打开，以U形管长管口注入稀硝酸，一直到_______________________时为止。

c.关闭活塞，用酒精灯在_____________加热，当观察到_____________________时，

3

立即关闭酒精灯。

（2）观察现象：（I）可以在何处观察到无色的NO气体？______。

反应在什么情况下可以自动停止？（铜丝与稀硝酸均未反应完）_______________________。

（II）如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到明显现象有______________________。

通过以上两个过程可以获得NO与NO

2

鲜明对照的实验效果。

（3）若用装置II制取并收集NO，应对装置作何简单的改动__________________________。

５．为了测定足量的铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成的NO气体和NO

2

气体的物质的

量之比（用m表示），请从下图中选用适当的实验装置，设计一个合理而简单的实验，用于

测定m的值。

其中E装置由甲、乙两根玻璃管组成，用橡皮管连通，并装入适量的水，甲管有刻度

（0~50mL），供量气用，乙管可以上下移动，用来调节液面的高低。

（1）装置在连接顺序是（填各接口的编号，连接胶管及支持装置均省略）：____。

（2）连接好装置并检验气密性后，应打开___通入N

2

；然后打开___，从乙管注水至

充满甲、乙两管，关上ab。通入N

2

的原因是：________。

（3）实验后，若量气管中气体的体积（换算成标准状况下的体积）为V（mL），要测定m

的值，还要将___中的溶液中_____实验，假设测得其中溶质的物质的量

为n，用含V和n的式子表示m：________。

（4）下列操作中能够造成m的值偏小的是（填序号）______________

（A）反应前E中甲管所装水里的气泡没赶尽，而最后读数时气泡消失。

（B）实验前，甲、乙两管液面在同一水平面上，最后读数时乙管的液面高于甲管的液面。

（C）实验前没有先通入足量N

2

。

（D）实验过程中，E装置乙管的水溢出

６．有人设计了一个特殊装置（如图），来制备NO

并检验其有关性质。操作步骤如下：①将干燥管细口端用塞有玻璃球的胶管封好；②从粗

口端投入铜丝球，并在如图位置固定好有孔塑料片；③快速向干燥管中尽可能满的加入稀硝

酸（插入胶塞后，液面与胶塞接触）；④迅速插好带玻璃管的单孔胶塞，并倒置于一个大烧

杯上（如图，烧杯略）；⑤待液面降至隔板以下，制气反应停止；⑥用手挤压胶管中的玻璃

球，空气自动进入干燥管发生反应。

4

试回答下列问题：

（1）硝酸尽可能加满的原因是：___

（2）⑤中液面降至隔板以下的原因是:__________（填序号）：

A、生成气体的压力作用B、液体自身的重力作用

从这一点看其原理类似于______（填一种实验仪器的名称）

（3）操作⑥中若进入一定量空气后停止挤压，能看到的明显现象有：

A，_________反应方程式为:__________。

B，_________反应方程式为:__________。

空气能自动进入干燥管的原因是：__________。

（4）该装置的最大优点是:______________。

７．为了证明铜与稀硝酸反应产生一氧化氮，某校学生实验小组设计了一个实验，其装置如

下图所示（加热装置和固定装置均已略去），B为一个用金属丝固定的干燥管，内装块状碳

酸钙固体；E为一个空的蒸馏烧瓶；F是用于鼓入空气的双连打气球。

(1)实验时，先将B装置下移，使碳酸钙与稀硝酸

接触产生气体，当C处产生白色沉淀时，立刻将B

装置上提，使之与稀硝酸分离。该组学生设计此

步操作的目的为_______.

（2）将A中铜丝放入稀硝酸中，给装置A微微加

热，在装置A中产生无色气体，其反应的化学方

程式为________________________;

装置E中开始时出现浅红棕色气体，用F向E中

鼓入空气后，可观察到烧并E内气体颜色加深，

产生上述现象的原因是___________________________。一段时间后，C中白色沉淀溶解，

其原因是_____________________;

（3）装置D的作用是_____________________.

5

答案

3．（1）甲：能（1分）；乙：不能（1分）；丙：不能（1分）

乙方案：混合气体在通过B时，因发生反应：NO+NO

2

+2NaOH2NaNO

2

+H

2

O使NO

消耗，后续实验无法验证是否有NO（2分）。

丙方案：混合气体通过F时，NO

2

与H

2

O蒸气发生反应：3NO

2

+H

2

O2HNO

3

+NO使

部分NO

2

转化为NO，产生干扰，从而不能确认Cu和浓HNO

3

反应是否有NO

生成（2分）。

（2）排尽整个装置中的空气，防止产生的NO被氧化生成NO

2

（2分）

（3）D装置中通入O

2

后有红棕色气体产生（1分）

（4）4NO

2

+O

2

+4OH－4NO

3

－+2H

2

O（2分）

5.(1)3没过胶塞

c.U形管短管一端,有气体产生

(2)①铜丝附近,产生气体将硝酸排到长管一端,使铜丝与硝酸脱离接解.

②有红棕色气体产生

6.(1)234589

(2)a；b；赶尽空气，防止一氧化氮与氧气反应，影响测定结果

(3)c；中和滴定；m=(V-11200n)/33600n

(4)BC

8、（1）用碳酸钙与稀硝酸反应产生的二氧化碳气赶走装置内的空气；

（2）3Cu+8HNO

3

3Cu(NO

3

)

2

+2NO

2

↑+4H

2

O；

CO

2

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NO

2

，当再从F鼓入空气时，E中有更多NO

2

生成，所以红

棕色加深；

二氧化氮与水反应有硝酸生成，硝酸与碳酸钙反应使沉淀溶解；

（3）吸收NO、NO

2

、CO

2

尾气，防止污染大气。