化学教案－硝酸
硝酸
物理性质:
1. 纯硝酸是无色油状液体, 开盖时有烟雾, 挥发性酸.
2. M.p. -42℃, b.p. 83℃. 密度: 1.5 g/cm3, 与水任意比互溶.
3. 常见硝酸a%= 63%-69.2% c= 14-16mol/L. 呈棕色(分析原因) 发烟硝酸.
化学性质:
1. 强腐蚀性: 能严重损伤金属、橡胶和肌肤, 因此不得用胶塞试剂瓶盛放硝酸.
2. 不稳定性: 光或热
4HNO 3 ===== 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
所以, 硝酸要避光保存.
3. 强酸性: 在水溶液里完全电离, 具有酸的通性.
4. 强氧化性: 浓度越大, 氧化性越强.
- 与金属反应:
[实验] 在两支试管里分别盛有铜片, 向两支试管理再分别加入浓硝酸和稀硝酸.
Cu + 4HNO 3 (浓) == Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 ↑+ 2H 2 O
3Cu + 8HNO 3 (稀) == 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO↑ + 4H 2 O
Ag + 2HNO 3 (浓) == AgNO 3 + NO 2 ↑+H 2 O
3Ag + 4HNO 3 (稀) == 3AgNO 3 + NO ↑+ 2H 2 O
硝酸能与除金、铂、钛等外的大多数金属反应.
通常浓硝酸与金属反应时生成NO 2 , 稀硝酸(<6mol/L)则生成NO.
钝化反应: 常温下浓硝酸可使铁、铝、铬(都可呈+3价金属化合物)表面形成具有保护性的氧化膜而钝化. 而稀硝酸则与它们反应.
Fe + 4HNO 3 (稀) == Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O
王水: 1体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合溶液.可溶解金、铂.
Au + HNO 3 + 4HCl == HauCl 4 + NO + 2H 2 O
M + HNO 3 (12∽14mol/L) ↗NO 2 为主.
M + HNO 3 (6∽8mol/L) ↗NO为主
M + HNO 3 (约2mol/L)↗N 2 O为主, M较活泼.
M + HNO 3 (<2mol/L) ↗NH 4 + 为主(M活泼)
M + HNO 3 还可能有H 2 产生(M活泼)
- 与非金属反应: 浓硝酸; 需要加热.
C + 4HNO 3 (浓) == CO 2 ↑+ 4NO 2 ↑ + 2H 2 O (实验演示)
H 2 S + 8HNO 3 (浓) == H 2 SO 4 + 8NO 2 ↑ + 4H 2 O
3H 2 S + 2HNO 3 (稀) == 3S + 2NO + 4H 2 O (冷)
SO 2 + 2HNO 3 (浓) == H 2 SO 4 + 2NO 2
3SO 2 + 2HNO 3 (稀) + 2H 2 O == 3H 2 SO 4 + 2NO
H 2 S、SO 2 以及S 2- 、SO 3 2- 都不能与硝酸共存.
- 与有机物反应: 生成硝基化合物和硝酸酯.
1. 硝酸的制法:
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[设问] 生成硝酸的措施有哪些? 对比优缺点.(三种)
1. 实验室制法: 微热
NaNO 3 (s) + H 2 SO 4 (浓) == NaHSO 4 + HNO 3
[讨论] 1. 反应温度
2. 反应装置:
3. 收集装置:
2. 氨氧化法制硝酸:
4NH 3 + 5O 2 ==== 4NO + 6H 2 O (氧化炉中)
2NO + O 2 == 2NO 2 (冷却器中)
3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO (吸收塔)
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O == 4HNO 3 (吸收塔)
过程: (1)先将液氨蒸发, 再将氨气与过量空气混合后通入装有铂、铑合金网的氧化炉中, 在800℃左右氨很快被氧化为NO. 该反应放热可使铂铑合金网(催化剂)保持赤热状态.
2. (2)由氧化炉里导出的NO和空气混合气在冷凝器中冷却, NO与O
2
反应生成NO
2
.
(3) 再将NO 2 与空气的混合气通入吸收塔. 由塔顶喷淋水, 水流在塔内填充物迂回流下. 塔底导入的NO 2 和空气的混合气, 它们在填充物上迂回向上. 这样气流与液流相逆而行使接触面增大, 便于气体吸收.
从塔底流出的硝酸含量仅达50%, 不能直接用于军工、染料等工业, 必须将其制成98%以上的浓硝酸. 浓缩的方法主要是将稀硝酸与浓硫酸或硝酸镁混合后, 在较低温度下蒸馏而得到浓硝酸, 浓硫酸或硝酸镁在处理后再用.
尾气处理: 烧碱吸收氮的氧化物, 使其转化为有用的亚硝酸盐(有毒)即”工业盐”.
NO + NO 2 + 2NaOH == 2NaNO 2 + H 2 O
1. 硝酸盐:
特点: 外观美丽(由金属离子决定); KNO 3 无色、Cu(NO 3 ) 2 . 6H 2 O宝石蓝色.
水溶性好
有明显的氧化性, 稳定性不好.分解有氧气.
[实验] 1. KNO 3 的热分解:
2. 硝酸铜的热分解并检验气体.
2KNO 3 == 2KNO 2 + O 2
2Cu(NO 3 ) 2 == 2CuO + 4NO 2 + O 2
2AgNO 3 == 2Ag + 2NO 2 + O 2
检验方法: 硝酸盐溶液经浓缩后, 加入浓硫酸和铜屑并加热, 可逸出红棕色气体.