【铜与稀硝酸反应】铜与稀硝酸的反应是中学化学中一个重要的氧化还原反应,具有典型的特征反应现象和产物。该反应不仅展示了金属与酸的相互作用,还体现了硝酸作为强氧化剂的特性。
一、反应概述
铜(Cu)是一种较不活泼的金属,但在稀硝酸(HNO₃)中仍能发生反应。由于硝酸具有较强的氧化性,即使浓度较低,也能将铜氧化为Cu²⁺,同时自身被还原为氮的氧化物或铵盐等产物。
在常温下,稀硝酸与铜反应时,生成硝酸铜、水以及一种无色气体(主要为NO),随着反应的进行,气体可能逐渐变为红棕色(NO₂)。反应过程中伴随着溶液颜色的变化和气体的释放,是实验观察的重要内容。
二、反应原理
反应的本质是氧化还原反应,其中:
- 铜被氧化:Cu → Cu²⁺ + 2e⁻
- 硝酸被还原:HNO₃ → NO 或 NH₄⁺(视条件而定)
通常情况下,在稀硝酸中,硝酸被还原为一氧化氮(NO),而在浓硝酸中则主要生成二氧化氮(NO₂)。
三、反应方程式
总反应式(生成NO):
3Cu + 8HNO₃(稀) → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
若生成NH₄NO₃(较特殊条件):
4Cu + 10HNO₃(稀) → 4Cu(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
四、反应现象
| 现象描述 | 说明 |
| 铜片逐渐溶解 | 铜被硝酸氧化为可溶性硝酸铜 |
| 溶液由无色变为蓝色 | Cu²⁺在溶液中呈蓝色 |
| 有无色气体产生 | 主要为NO气体,后可能变红棕色(NO₂) |
| 放出热量 | 反应为放热反应 |
五、实验注意事项
- 实验应在通风橱中进行,避免吸入有毒气体(NO、NO₂)。
- 硝酸浓度不同,产物也不同,需注意区分浓、稀硝酸。
- 铜片应为薄片状,以加快反应速率。
六、总结
铜与稀硝酸的反应是一个典型的氧化还原反应,表现出硝酸的强氧化性和铜的金属活动性。通过观察反应现象和分析反应产物,可以深入理解化学反应的基本规律。该反应在教学中常用于讲解氧化还原反应、气体生成及溶液颜色变化等知识点,是化学学习中的重要内容之一。
| 项目 | 内容 |
| 反应物 | 铜、稀硝酸 |
| 生成物 | 硝酸铜、一氧化氮、水 |
| 反应类型 | 氧化还原反应 |
| 溶液颜色变化 | 无色→蓝色 |
| 气体产物 | 无色(NO)→红棕色(NO₂) |
| 反应条件 | 常温、稀硝酸 |
| 注意事项 | 通风、控制浓度、安全操作 |
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