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
4HNO3 ===== 4NO2 + O2 + 2H2O
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 + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑+ 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Ag + 2HNO3(浓) == AgNO3 + NO2 ↑+H2O
3Ag + 4HNO3(稀) == 3AgNO3 + NO ↑+ 2H2O
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NO2, 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 + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
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 + HNO3 + 4HCl == HauCl4 + NO + 2H2O
M + HNO3(12∽14mol/L) ↗NO2为主.
M + HNO3(6∽8mol/L) ↗NO为主
M + HNO3(约2mol/L)↗N2O为主, M较活泼.
M + HNO3(<2mol/L) ↗NH4+为主(M活泼)
M + HNO3还可能有H2产生(M活泼)
- 与非金属反应: 浓硝酸; 需要加热.
C + 4HNO3(浓) == CO2 ↑+ 4NO2↑ + 2H2O (实验演示)
H2S + 8HNO3(浓) == H2SO4 + 8NO2↑ + 4H2O
3H2S + 2HNO3(稀) == 3S + 2NO + 4H2O (冷)
SO2 + 2HNO3(浓) == H2SO4 + 2NO2
3SO2 + 2HNO3(稀) + 2H2O == 3H2SO4 + 2NO
H2S、SO2以及S2-、SO32-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:
[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
NaNO3(s) + H2SO4(浓) == NaHSO4 + HNO3
[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:
4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O (氧化炉中)
2NO + O2 == 2NO2 (冷却器中)
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (吸收塔)
4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3 (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O2反应生成NO2.
(3) 再将NO2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NO2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 + NO2 + 2NaOH == 2NaNO2 + H2O
1. 硝酸盐:
特点: 外观美丽(由金属离子决定); KNO3无色、Cu(NO3)2.6H2O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. KNO3的热分解:
2. 硝酸铜的热分解并检验气体.
2KNO3 == 2KNO2 + O2
2Cu(NO3)2 == 2CuO + 4NO2 + O2
2AgNO3 == 2Ag + 2NO2 + O2
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.
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