铜与浓硝酸反应的溶液颜色

铜与浓硝酸反应的溶液颜色

铜与浓硝酸反应时，溶液为什么呈现绿色而不是蓝色？这个问题一直困扰着许多化学学习者。本文将通过实验探究和理论分析，揭示铜与浓硝酸反应溶液颜色变化的奥秘。

硝酸的浓度对氧化性影响

市售浓硝酸的密度为1.42 g/mL，质量分数为68%，其物质的量浓度约为15 mol/L，不同浓度的硝酸与金属反应的产物不同。例如：在氧化还原反应中，1215 mol/L 的浓硝酸其还原产物主要为NO2，68 mol/L 的稀硝酸与铜反应的还原产物主要为NO，约2mol/L 的硝酸与活泼金属(Mg、Zn、Fe)反应产生N2O或NH4＋，极稀的硝酸(1%~2%)与极活泼的金属反应有H2产生。

作为典型的氧化性酸，硝酸具有较强的氧化性，硝酸的浓度越大，其氧化性越强，例如铜与浓硝酸反应剧烈，而与稀硝酸反应较缓慢，现象不明显。另外铜与稀硝酸反应，溶液变为蓝色，与浓硝酸反应溶液变为绿色。

硝酸与铜反应

L实验现象：常温条件下稀硝酸与铜反应较缓慢，初始阶段无明显变化，约5min后溶液出现明显蓝色，铜丝表面有少量气泡产生；常温下浓硝酸与铜反应剧烈，产生大量红棕色气体，溶液变为绿色；

L实验结论：浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，浓硝酸与铜反应产生NO2红棕色气体，稀硝酸与铜反应产生NO无色气体；

L反应的化学方程式：
Cu ＋ 4HNO3(浓) === Cu(NO3)2＋2 NO2↑＋ 2H2O；
3Cu ＋ 8HNO3(稀) === 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋ 4H2O；

铜与浓硝酸反应时，溶液为什么呈现绿色而不是蓝色？针对这一问题，我们可以作出如下猜想：

猜想一：浓硝酸中生成的硝酸铜浓度较大，溶液为绿色；
猜想二：反应产生的NO2气体一部分溶解在水溶液中导致溶液。

可设计如下实验探究方案来验证上述猜想：

浓硝酸与铜反应溶液呈绿色，是因为反应产生的NO2气体溶于水导致的而并非硝酸铜溶度大引起的。可解释为NO2气体溶解在水溶液中，溶液橙黄色，硝酸铜溶液本身为蓝色，两种颜色的混合色呈现绿色。在此提供一个习题供大家思考。

【习题】同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后的溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种说法是否正确，这些方案中不可行的是(　　)

A．加水稀释该绿色溶液，观察溶液颜色变化
B．加热该绿色溶液，观察溶液颜色变化
C．向该绿色溶液中通入氮气，观察溶液颜色变化
D．向饱和硝酸铜溶液通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化

参考资料：《追寻化学教育的本源》(岳文虹、苑凌云)