硝酸と銅の実験 操作1~3はスライドを見て、空欄を埋めてください。 【準備】 試薬:銅・希硝酸(13mol/l)・濃硝酸(6mol/l)・酸素・リトマス試験紙 器具:試験管・二股試験管・水槽・ガスバーナー・メスシリンダー・注射器 ゴムホース・白金線・スタンド・ゴム栓・ガラス管 【操作1】 銅に濃硝酸(13mol/l)を加えましょう。 ① 1 Cu + 4 HNO3 → 銅 (1 濃硝酸 Cu(NO3)2 硝酸銅 )+( 2 H2O 水 )+( 2 NO2 ) 二酸化 窒素 赤褐色の 気体 二股試験管 銅へ をこ ん 入で れい るる 。ほ ストッパーの役割を果たす。 う に 、 二股試験管 銅へ をこ ん 入で れい るる 。ほ ストッパーの役割を果たす。 う に 、 へこんでいないほうに濃硝酸を入れる。 銅の方へ硝酸を移す。 二酸化窒素が発生する。 二酸化窒素は、空気より( 重 い )。 空気(窒素と酸素の混合気体と考える) N2=28 80% O2=32 20% 空気の平均分子量 =28×0.8+32×0.2 =28.8 二酸化窒素の分子量は、 NO2= 14+16×2= 46 さらに、 水に溶けると硝酸になってしまうので、 ④ 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO 二酸化窒素 水 硝 酸 一酸化窒素 捕集方法は、 水上置換 ・ 下方置換 ・ 上方置換 です。 下 方 置 換 じ ゃ 。 【操作2、3】 銅に希硝酸(6mol/l)を加えましょう。 ② 3 Cu + 8 HNO3 → 銅 (3 希硝酸 Cu(NO3)2 硝酸銅 )+( 4 H2O 水 )+( 2 NO 一酸化 窒素 無色の 気体 ) ちょびっと 一酸化窒素は、空気より( 重 い )。 空気(窒素と酸素の混合気体と考える) N2=28 80% O2=32 20% 空気の平均分子量 =28×0.8+32×0.2 =28.8 一酸化窒素の分子量は、 NO = 14+16 = 30 さらに、 水には溶けないが、空気中ですぐに 酸化されて 二酸化窒素 になってしまう。 ③ 2NO + 一酸化窒素 (無色の気体) O2 酸 素 → 2NO2 二酸化窒素 (赤褐色の気体) 捕集方法は、 水上置換 ・ 下方置換 ・ 上方置換 です。 水 上 置 換 じ ゃ 。 試験管内の空気によって酸化され発生した二酸化窒素は 水に溶けるので、一酸化窒素だけが捕集されることになります。 発生が悪いときには 少し加熱してみましょう。 メスシリンダー内の水につけると変色するのは、 青色リトマス紙 ・ 赤色リトマス紙 どっち? もちろん、 二酸化窒素が水に溶けて 硝酸になるっているのだから、 ④ 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO 二酸化窒素 水 硝 酸 一酸化窒素 ※二酸化窒素が水に溶けて、 硝酸が生成したのです。 青色リトマス紙です。 ここからやっとこさ 皆さんの出番です。 操作4・5・6 実験開始。 その前に、 気をつけよう。 硝酸を手に付けると、 おて手が、 黄色く なっちゃいます。 キサントプロテイン反応 キサントプロテイン反応 黄色く なっちゃいます。 シリンダーには 一酸化 窒素を 注射器には 酸素を 反応がぴったり起これば、 シリンダー内の気体はなくなるはずです。 【操作4】 水上置換で、シリンダーに 一酸化窒素を40ml捕集します。 その間に、班の残りの2人は、計算をしましょう。 ③ 2NO + O2 → 2NO NO22 NO2 + H2O ④ 3NO → 2HNO3 + NO NO2)を消去して、 ③、④から中間生成物(NO 一本の反応式⑤を作りましょう。 そのためには…、 ⑤= ③×3 + ④×2 さっさと計算せい。 ⑤= ③×3+④×2 ③×3 ④×2 +) 6NO + 3O2 → 6NO22 + 2H2O → 6NO22 6NO 4HNO3 + 2NO ⑤ 4NO + 3O2 + 2H2O → 4HNO3 よって、 一酸化窒素40mlとぴったり反応する酸素は、( 30 )ml さっさと注射器に酸素を集めい! 酸素を注射器の中に集めます。 ゴムチューブが入りにくければ水でぬらしましょう。 一酸化窒素40mlに対して酸素は30mlです。 注入開始。 ぴったりなくなるはず。 【操作5・6】 銅片は落ちないように 気をつけて 硝さ 酸き 銅ほ 水ど 溶使 液っ た を 二 試 股 験 試 管 験 に 移管 しか 、ら 【操作5】:銅イオンの炎色反応を確認。 ガラス棒は急冷するとすぐに割れて、 破片が飛び散ります。気を付けてください。 【操作6】:試験管に沸騰石を入れて、過熱します。 試験管の口は人に向けてはいけません。 あぶねーな! 殺す気か!! (試験管の口は)人のいない方へ向けましょう。 だ ん だ ん と 水 が 蒸 発 し て い っ て 酸化銅(Ⅱ)が生成。 酸化銅(Ⅱ)CuO :黒色沈殿 酸化銅(Ⅰ)Cu2O:赤褐色沈殿 真 っ 黒 く な り ま す 。 濃冷 硝え 酸て をか 加ら え、 も る一 と度 ・ ・ ・ 、 溶 け て 、 銅 イ オ ン が 出 て き ま す おしまい。 【出演協力】 最近、筋トレ同好会のトレーニングで 腹筋が割れてきた 柳澤 秀和 君 プラス 高島 和也 君 将棋部の皆さん 【反応式一覧】 ① Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O +2NO2 ② 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O +2NO2 ③ 2NO + O2 → 2NO2 ④ 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO ⑤ 4NO + O2 + 2H2O → 4HNO3 ⑥ 4HNO3 → 2H2O + 4NO2 + O2 ⑦ CuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 +H2O
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