硝酸的分子結(jié)構(gòu):
化學式(分子式):HNO3,結(jié)構(gòu)式:HO—NO2。 HNO3是由極性鍵形成的極性分子,故易溶于水,分子問以范德華力結(jié)合,固態(tài)時為分子晶體。
硝酸的物理性質(zhì)和化學性質(zhì):
(1)物理性質(zhì):純硝酸是無色油狀液體, 開蓋時有煙霧,揮發(fā)性酸[沸點低→易揮發(fā)→酸霧]
熔點:-42℃,沸點:83℃。密度:1.5 g/cm3,與水任意比互溶,98%的硝酸為發(fā)煙硝酸,69%以上的硝酸為濃硝酸。
(2)化學性質(zhì):
①具有酸的一些通性:例如: (實驗室制CO2氣體時,若無稀鹽酸可用稀硝酸代替)
②不穩(wěn)定性:HNO3見光或受熱發(fā)生分解,HNO3越濃,越易分解.硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黃色。有關(guān)反應(yīng)的化學方程式為:
③強氧化性:不論是稀HNO3還是濃HNO3,都具有極強的氧化性,HNO3濃度越大,氧化性越強。其氧化性表現(xiàn)在以下幾方面
A. 幾乎能與所有金屬(除Hg、Au外)反應(yīng)。當HNO3與金屬反應(yīng)時,HNO3被還原的程度(即氮元素化合價降低的程度)取決于硝酸的濃度和金屬單質(zhì)還原性的強弱。對于同一金屬單質(zhì)而言,HNO3的濃度越小,HNO3被還原的程度越大,氮元素的化合價降低越多。一般反應(yīng)規(guī)律為:
金屬 + HNO3(濃) → 硝酸鹽 + NO2↑ + H2O
金屬 + HNO3(稀) → 硝酸鹽 + NO↑ + H2O
較活潑的金屬(如Mg、Zn等) + HNO3(極稀) → 硝酸鹽 + H2O + N2O↑(或NH3等)
金屬與硝酸反應(yīng)的重要實例為:
①
該反應(yīng)較緩慢,反應(yīng)后溶液顯藍色,反應(yīng)產(chǎn)生的無色氣體遇到空氣后變?yōu)榧t棕色(無色的NO被空氣氧化為紅棕色的NO2)。實驗室通常用此反應(yīng)制取NO氣體。
②
該反應(yīng)較劇烈,反應(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。此外,隨著反應(yīng)的進行,硝酸的濃度漸漸變稀,反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是NO2、NO等的混合氣體。
B. 常溫下,濃HNO3能將金屬Fe、A1鈍化,使Fe、A1的表面氧化生成一薄層致密的氧化膜。因此,可用鐵或鋁制容器盛放濃硝酸,但要注意密封,以防止硝酸揮發(fā)變稀后與鐵、鋁反應(yīng)。(與濃硫酸相似)
C. 濃HNO3與濃鹽酸按體積比1∶3配制而成的混合液叫王水。王水溶解金屬的能力更強,能溶解金屬Pt、Au。
D. 能把許多非金屬單質(zhì)(如C、S、P等)氧化,生成最高價含氧酸或最高價非金屬氧化物。例如:
E.能氧化某些具有還原性的物質(zhì),如等,應(yīng)注意的是NO3-無氧化性,而當NO3-在酸性溶液中時,則具有強氧化性。例如,在Fe(NO3)2溶液中加入鹽酸或硫酸,因引入了H+而使Fe2+被氧化為Fe3+;又如,向濃HNO3與足量的Cu反應(yīng)后形成的Cu(NO3)2中再加入鹽酸或硫酸,則剩余的Cu會與后來新形成的稀HNO3繼續(xù)反應(yīng)。 F. 能氧化并腐蝕某些有機物,如皮膚、衣服、紙張、橡膠等。因此在使用硝酸(尤其是濃硝酸)時要特別小心,萬一不慎將濃硝酸弄到皮膚上,應(yīng)立即用大量水沖洗,再用小蘇打或肥皂液洗滌。
(3)保存方法:硝酸易揮發(fā),見光或受熱易分解,具有強氧化性而腐蝕橡膠,因此,實驗室保存硝酸時,應(yīng)將硝酸盛放在帶玻璃塞的棕色試劑瓶中,并貯存在黑暗且溫度較低的地方。
(4)用途:硝酸是一種重要的化工原料,可用于制造炸藥、染料、塑料、硝酸鹽等。
三大強酸:
幾種常見酸的比較:
濃硝酸與稀硝酸的氧化性比較:
由銅與硝酸反應(yīng)的化學方程式知,濃硝酸被還原為NO2,氮的化合價由+5→+4;而稀硝酸被還原為NO,氮的化合價由+5→+2,由此得出稀硝酸具有更強的氧化能力的結(jié)論是錯誤的。因為氧化劑氧化能力的強弱取決于得電子能力的強弱,而不是本身被還原的程度。實驗證明,硝酸越濃,得電子的能力越強,因而其氧化能力越強。如稀硝酸能將HI氧化為I2,而濃硝酸可將HI氧化為HIO3。
硝酸在氧化還原反應(yīng)中,其還原產(chǎn)物可能有多種價態(tài)的物質(zhì):等,這取決于硝酸的濃度和還原劑還原性的強弱。除前面的實例外,鋅與硝酸可發(fā)生如下反應(yīng):
濃硝酸的漂白作用:
在濃硝酸中滴入幾滴紫色石蕊試液,微熱,可觀察到:溶液先變紅后褪色,說明濃硝酸具有強氧化性,可以使某些有色物質(zhì)褪色(氧化漂白)。但一般不用它作漂白劑,因為它還具有強腐蝕性。新制氯水或濃硝酸能使淀粉碘化鉀試紙先變藍后褪色,這不是因為它們的漂白性,而是因為發(fā)生了如下的化學反應(yīng):
這是因為過量的氯水或硝酸又把I2氧化成了HIO3而使試紙褪色的。
另外,濃H2SO4遇濕潤的藍色石蕊試紙的現(xiàn)象是先變紅后變黑。這是由濃H2SO4的強酸性和脫水性造成的(脫水炭化而變黑)。
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