硫酸和硝酸与铜反应时浓稀界限的实验探究，本文主要内容关键词为：硝酸论文,硫酸论文,界限论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、提出问题
浓硫酸具有氧化性，加热时能与铜发生下列反应，而稀硫酸不具有这样的性质。
附图
浓硝酸与铜反应时生成NO[，2]，而稀硝酸与铜反应时生成NO。
附图
硫酸和硝酸与铜反应时“浓”和“稀”的界限是什么？用“浓”和“稀”说明不同物质溶液的浓度时是否一致？
二、相关资料
在近中性溶液中，Cu[，2+]能与[Fe（CN）[，6]][4-]反应，生成棕色的沉淀Cu[，2][Fe（CN）[，6]]，该反应常用于鉴定溶液中微量的Cu[2+]。
附图
其中由于五色的NO能和O[，2]发生反应生成红棕色的NO[，2]，所以在NO[，2]和NO的混合气体中通入少量O[，2]的过程中气体的颜色有先加深后变浅的现象。
2NO+O[，2]
2NO[，2]
三、实验探究
1.能与铜反应的硫酸最低浓度
（1）实验操作
①将铜丝绕成螺旋状的一端放在1∶2的硫酸中煮沸数分钟，以除去其表面可能有的氧化膜。然后将铜丝取出，用蒸馏水洗净，并用滤纸吸干，备用。
②将一定体积的蒸馏水煮沸数分钟，以除去其中可能溶有的少量氧气，待其冷却至室温后用以稀释98％的浓硫酸（密度为1.84g/cm[3]），配制成V（H[，2]SO[，4]）∶V（H[，2]O为1∶0，1∶0.2，1∶0.4……1∶1.2的硫酸。
③如图1装置，在一试管中注入约5mL1∶0的硫酸，并插入一块处理过的铜丝，共热3～5min，观察反应现象。
附图
图1 硫酸与铜反应的实验装置
④待③所得反应混合液冷却至室温后，取出少量上层清液放入另一试管中，用0.5mol/L的NaOH溶液中和溶液至pH约为5～7后，滴加几滴0.1mol/L的K[，4][Fe（CN）[，6]]溶液，观察现象。
⑤用其他浓度的硫酸代替1∶0的硫酸，重复进行实验③④。
（2）实验现象（见表1）
表1 不同浓度的硫酸与铜丝共热时的实验现象
实验编号
V（H[，2]SO[，4]）∶V（H[，2]O）
c（H[，2]SO[，4]）/mol·L[-1]
与铜片共热时的现象 检验Cu[2+]时的现象
铜片表面很快变黑，溶液也呈现黑色浑浊，并
1 1∶018.4剧烈产生无色能使品红溶液褪色的气体
2 1∶0.2 16.3同1
铜片表面缓慢出现黑色，溶液呈蓝色，有无色 有棕色沉淀生产，沉淀量按
3 1∶0.4 14.2能使品红溶液褪色的气体产生1→5的顺序逐渐减少
4 1∶0.6 12.5同3
5 1∶0.8 11.1铜片表面缓慢失出光泽，其他现象不明显
6 1∶1.0 10.0无明显现象
7 1∶1.2
9.0同6
无明显现象
（3）结论和讨论
①V（H[，2]SO[，4]）∶V（H[，2]O）为1∶0～1∶0.2（浓度约为18.4～16.3mol/L）的硫酸，与铜反应时能产生黑色难溶的物质（资料表明是Cu[，2]S和CuS），而难以观察到溶液的蓝色，因此为了便于观察浓硫酸与铜的反应现象，宜选择1∶0.4～1∶0.6或14.2～12.5mol/L的硫酸。
②加热时能与铜反应的最低浓度是V（H[，2]SO[，4]）∶V（H[，2]O）为1∶0.8（约11.1mol/L）的硫酸。
2.硝酸与铜反应时的浓稀界限
（1）实验操作
①用蒸馏水稀释63％的浓硝酸（密度为1.38g/cm[3]），配成V（HNO[，3]）∶V（H[，2]O）为1∶0、1∶0.5、1∶1……1∶2.5的硝酸，备用。
②如图2装置，向试管内注入约5mL1∶0的硝酸，由导管1通入CO[，2]气体，赶出试管中的空气。
附图
图2 硝酸与铜反应的实验装置
③把一根直径约为1mm的铜丝通过橡皮塞压入硝酸中，待试管中的反应现象达到相对“稳定”状态后，小心将铜丝抽至液面上。
④从导管1向试管中缓慢通入少量O[，2]，观察试管中气相颜色的变化。
⑤用其他浓度的硝酸代替1∶0的硝酸重复进行实验②③④。
（2）实验现象（如表2）
表2 不同浓度的硝酸与铜反应时的实验现象
实验编号
V（HNO[，3]）∶V（H[，2]O）
c（HNO[，3]）/mol·L[-1]与铜片反应时的现象 通入O[，2]时的现象
1 1∶0
13.8 剧烈反应，并有大量红棕色气体产生气相红棕色变浅
2 1∶0.5 9.4 同1 同1
3 1∶1.0 7.1 反应较快，并有红棕色气体产生，但气体颜色气相红棕色先加深，后变浅
较浅
4 1∶1.5 5.7 同3 同3
5 1∶2.0 4.7 能反应，并缓慢产生气体，气相几乎无色气相出现红棕色
6 1∶2.5 4.0 同5 同5
（3）结论和讨论
①V（HNO[，3]）∶V（H[，2]O）大于1∶0.5（约9.4mol/L）的硝酸，与铜反应产生的气体主要是红棕色的NO[，2]。通入O[，2]后气相颜色变浅，是由于无色O[，2]稀释了NO[，2]的缘故。
②V（HNO[，3]）∶V（H[，2]O）在1∶1.0～1∶1.5之间的硝酸，与铜反应产生的气体是红棕色的NO[，2]和无色的NO的混合物。通入O[，2]时，O[，2]先使无色的NO转化为红棕色的NO[，2]，所以气相颜色加深；而后O[，2]又稀释了NO[，2]，所以气相颜色又变浅。
③V（HNO[，3]）∶V（H[，2]O）小于1∶2.0（约4.7mol/L）的硝酸，与铜反应产生的气体主要是无色的NO，所以通入O[，2]气相出现红棕色。
四、结论
浓度是影响物质性质的一个重要因素，溶液浓度的不同可能导致物质性质的差异，而且对于某一物质使其性质发生“质”变的“浓”和“稀”有一定的界限，但这一界限对不同的物质是各不相同的。
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