知識庫標(biāo)簽:
|列兵
硝酸是一種重要的強(qiáng)酸(常見強(qiáng)酸:鹽酸、硫酸、硝酸、高氯酸、硒酸、氫溴酸、氫碘酸、氯酸),三大強(qiáng)酸:硫酸,鹽酸,硝酸。它的特點(diǎn)是具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性.除了金、鉑、鈦、鈮、鉭、釕、銠、鋨、銥以外,其他金屬都能被它溶解.通常情況下人們把69%以上的硝酸溶液稱為濃硝酸,把98%以上的硝酸溶液稱為發(fā)煙硝酸[1]。
中文名稱:硝酸
別名:硝鏹水
英文名稱:Nitric acid
結(jié)構(gòu)或分子式:HNO₃
相對分子量:63.01
CAS號:7697-37-2
密度:1.51 g/cm;
熔點(diǎn):-42℃
沸點(diǎn):83℃ (純酸)(68%aq沸點(diǎn)是120.5℃)
性狀:純硝酸是無色發(fā)煙液體,易分解出二氧化氮和氧氣,因而呈紅棕色.一般商品帶有微黃色,發(fā)煙硝酸是紅褐色液體.具有刺激性.溶解性易溶于水
補(bǔ)充:二氧化氮溶于水并與水反應(yīng)生成硝酸
3NO2+H2O=====2HNO3+NO(實(shí)質(zhì)是先生成亞硝酸 亞硝酸分解為NO)
4NO2+2H2O+O2=====4HNO3
但二氧化氮溶于水后并不會(huì)完全反應(yīng),所以會(huì)有少量二氧化氮分子存在,為紅棕色.
因此硝酸溶液會(huì)呈現(xiàn)紅棕色或黃色.
分子偶極距:2.17±0.02D
酸酐五氧化二氮:N2O5
N2O5與水反應(yīng)生成硝酸:
N2O5+H2O====2HNO3
酸的性質(zhì)有酸的通性,但與金屬反應(yīng)一般是說沒有氫氣,只生成水.(但有研究表示:Mg Mn Zn遇冷的稀硝酸(6mol/L~0.2mol/L)有氫氣生成)
歷史
硝酸和硫酸一樣由公元8世紀(jì)阿拉伯煉金術(shù)士阿布·穆薩·賈比爾·伊本·哈楊在干餾綠礬和硝石混合物時(shí)發(fā)現(xiàn).
對于其氧化性而言,如果硝酸越稀,則氧化產(chǎn)物中的氮的化合價(jià)越低
[編輯本段]自然界的存在
雷雨中存在少量的硝酸。打雷時(shí)放出的能量讓空氣中的N2和O2發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生NO和NO2:
N2 + O2 → 2NO (條件為火花放電)
2NO + O2 → 2NO2
綜合起來就是:
N2 + 2O2 → 2NO2(火花放電)
NO2和水反應(yīng)生成硝酸:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
有些海鞘(Ciona intestinalis)也能分泌硝酸御敵。
結(jié)構(gòu)
硝酸是平面分子,其中心原子N原子為sp2雜化。由于羥基上的氫原子與另外一個(gè)氧原子形成了氫鍵,分子才呈平面結(jié)構(gòu),而且N的三根鍵長都不相同。N原子垂直于分子平面的一個(gè)p軌道是滿的,它與未連接H的兩個(gè)氧原子上的p軌道共軛,形成大π鍵。分子內(nèi)氫鍵也是硝酸沸點(diǎn)較低的原因。
硝酸去掉一個(gè)氫原子的結(jié)構(gòu)是硝酸根,一般帶一個(gè)負(fù)電荷(硝酸根離子)。硝酸根具有對稱的平面等邊三角形結(jié)構(gòu),4個(gè)原子形成大π鍵,多出來的1個(gè)電子在離域π鍵里。
硝酸去掉一個(gè)羥基的結(jié)構(gòu)是硝基-NO2。硝基的正離子叫硝酰正離子。
[編輯本段]化學(xué)性質(zhì)
硝酸作為氮的最高價(jià)(+5)水化物,具有很強(qiáng)的酸性,一般情況下認(rèn)為硝酸的水溶液是完全電離的。硝酸可以與醇發(fā)生酯化反應(yīng),如硝化甘油的制備。只有在與濃硫酸混合時(shí),硝酸才能產(chǎn)生大量NO2+,這是硝化反應(yīng)能進(jìn)行的本質(zhì)。
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- (水中)
HO-NO2 + 2H2SO4 → NO2+ + 2HSO4- + H3O+ (濃硫酸中)
硝酸的水溶液無論濃稀均具強(qiáng)氧化性及腐蝕性,溶液越濃其氧化性越強(qiáng)。硝酸在光照條件下分解成水、NO2和O2,因此硝酸一定要盛放在棕色瓶中,并置于陰涼處保存。硝酸能溶解許多種金屬(可以溶解銀),生成鹽、水、氮氧化物。隨著溶液濃度的減小,其還原產(chǎn)物逐漸由高價(jià)向低價(jià)過渡,從最濃到最稀可生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。還原產(chǎn)物一般是混合物,金屬與濃硝酸反應(yīng)多生成NO2,與稀硝酸反應(yīng)下生成如NO等較低價(jià)化合物,只有很稀的冷硝酸才會(huì)與金屬鎂、錳及鈣反應(yīng)生成氫氣,其他金屬在一般情況下不會(huì)與硝酸反應(yīng)生成氫氣。
鐵等金屬遇冷的濃硝酸可以發(fā)生鈍化現(xiàn)象,只在表面形成一層致密的氧化膜,不會(huì)完全反應(yīng)掉。濃硝酸和濃鹽酸的物質(zhì)的量按1:3混合,即為王水,能溶解金等穩(wěn)定金屬。
硝酸鹽大多易熱分解,生成氨氣、氮氧化物、金屬氧化物(也能生成硝酸鹽或金屬單質(zhì),視金屬的穩(wěn)定性而定)。硝酸銨(NH4NO3)加熱或撞擊分解生成一氧化二氮和水。因此被用于國防工業(yè)及工程上(硝酸鉀就是黑火藥的成分之一)。
硝酸具有強(qiáng)氧化性,在常溫下能與除金、鉑、鈦、釕、銠、鋨、銥、鈮、鉭以外的所有金屬反應(yīng),生成相應(yīng)的硝酸鹽,無論是濃硝酸還是稀硝酸在常溫下都能與銅發(fā)生反應(yīng),這是鹽酸與硫酸無法達(dá)到的.但濃硝酸在常溫下會(huì)與鐵、鋁發(fā)生鈍化反應(yīng),使金屬表面生成一層致密的氧化物薄膜,阻止硝酸繼續(xù)氧化金屬,濃硝酸與金屬反應(yīng),一部分硝酸分子被還原為二氧化氮;稀硝酸與金屬反應(yīng),一部分硝酸分子會(huì)被還原為一氧化氮.同時(shí)生成的還原氫再次被氮元素氧化成水.而另一部分硝酸分子將被氧化的金屬酸化生成硝酸鹽和水.注意,當(dāng)被氧化物的電位勢與硝酸還原成二氧化氮的電位勢相近或高于時(shí)硝酸無論濃稀一律生成一氧化氮。(如果能反應(yīng)的話)
硝酸與金屬反應(yīng)的特點(diǎn):(1)硝酸與金屬反應(yīng)時(shí),一般沒有H2產(chǎn)生;因?yàn)樗趸芰O強(qiáng),會(huì)先將金屬氧化,自身還原為NO、NO2,再與金屬氧化物反應(yīng)成鹽。(2)與Cu,Ag等不活潑金屬反應(yīng)時(shí),濃硝酸的還原產(chǎn)物為NO2,稀硝酸的還原產(chǎn)物為NO;(3)活潑金屬與稀硝酸反應(yīng)時(shí)可將稀硝酸還原為N2O N2 NH3等;(4)常溫下,F(xiàn)e,Al,Be在濃硝酸中鈍化. 補(bǔ)充:濃硝酸與濃鹽酸以物質(zhì)的量之比為1:3的比例混合可產(chǎn)生能溶解鉑和金的強(qiáng)酸------王水 65%以上濃硝酸和非金屬反應(yīng)會(huì)生成相應(yīng)的酸和二氧化氮,如
S+2HNO3(濃)====H2SO4+NO2↑ ;
P+3HNO3(濃)====H3PO4+NO2↑ 其所生成酸的濃度可由摩爾體積查得:65%硝酸為14.57mol/L 對應(yīng)生成硫酸濃度約為81.63%
硝酸與氨作用生成硝酸銨,它也是一種化肥,含氮量比硫酸銨高,對于各種土壤都有較高的肥效。硝酸銨在氣候比較潮濕時(shí)容易結(jié)塊,使用時(shí)不太方便。有些人看到硝酸銨結(jié)塊后,就用鐵錘來砸碎,這是萬萬做不得的事情。因?yàn)橄跛徜@受到?jīng)_擊就可能發(fā)生爆炸。
硝酸濺于皮膚能引起燒傷,并染成黃色斑點(diǎn)。一般帶微黃色。發(fā)煙硝酸是紅褐色液體,在空氣中猛烈發(fā)煙并吸收水分。不穩(wěn)定,遇光或熱分解放出二氧化氮。其水溶液具有導(dǎo)電性。濃硝酸是強(qiáng)氧化劑,能使鋁鈍化。與許多金屬能劇烈反應(yīng)。濃硝酸和有機(jī)物、木屑等相混能引起燃燒。腐蝕性很強(qiáng),能灼傷皮膚,也能損害粘膜和呼吸道。與蛋白質(zhì)接觸,即生成一種鮮明的黃蛋白酸黃色物質(zhì)。硝酸是無機(jī)化學(xué)工業(yè)中三大強(qiáng)酸之一,具有酸類的通性。
炸藥和硝酸有密切的關(guān)系。最早出現(xiàn)的炸藥是黑火藥,它的成分中含有硝酸鈉(或硝酸鉀)。后來,由棉花與濃硝酸和濃硫酸發(fā)生反應(yīng),生成的硝酸纖維素是比黑火藥強(qiáng)得多的炸藥。
制備
工業(yè)上用二氧化氮與水混合制備硝酸:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
2NO + O2 → 2NO2 (在空氣中很快進(jìn)行)
合成氨工業(yè)和硝酸的生產(chǎn)密切相關(guān),氨和空氣混合后,通過鉑銠合金網(wǎng)(催化劑)便被氧化為一氧化氮。一氧化氮進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?,二氧化氮與水作用變成硝酸。
工業(yè)上一般采用氮氧化法制得。實(shí)驗(yàn)室可由硫酸作用于硝酸鈉制得。工業(yè)上一般采用蒸餾提純,在與純水配制任何比例(一般為65%左右)的市售產(chǎn)品.
用途
硝酸是在工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室中都很常用的一種酸。
作為硝酸鹽和硝酸酯的必需原料,硝酸被用來制取一系列硝酸鹽類氮肥,如硝酸銨、硝酸鉀等;也用來制取硝酸酯類或含硝基的炸藥,如三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油。
由于它同時(shí)具有氧化性和酸性,硝酸也被用來精煉金屬:即先把不純的金屬氧化成硝酸鹽,排除雜質(zhì)后再還原。硝酸能使鐵鈍化而不致繼續(xù)被腐蝕??晒┲频?、王水、硝酸鹽、硝化甘油、硝化纖維素、硝基苯、TNT、苦味酸等把甘油放在濃硝酸和濃硫酸中,生成硝化甘油。這是一種無色或黃色的透明油狀液體,是一種很不穩(wěn)定的物質(zhì),受到撞擊會(huì)發(fā)生分解,產(chǎn)生高溫,同時(shí)生成大量氣體。氣體體積驟然膨脹,產(chǎn)生猛烈爆炸。所以硝化甘油是一種烈性炸藥。
軍事上用得比較多的是三硝基甲苯(英文TNT的譯音)炸藥。它是由甲苯與濃硝酸和濃硫酸反應(yīng)制得的,是一種黃色片狀物,具有爆炸威力大、藥性穩(wěn)定、吸濕性小等優(yōu)點(diǎn),常用做炮彈、手榴彈、地雷和魚雷等的炸藥,也可用于采礦等爆破作業(yè)。
包裝及貯運(yùn)
鐵路槽車裝載50噸,其中鉛槽車用以輸送98%濃硝酸,稀硝酸應(yīng)用不銹鋼或玻璃鋼增強(qiáng)塑料槽車或儲罐輸送或儲存。少量采用耐酸陶瓷壇或玻璃瓶包裝,每壇凈重33~40kg。濃硝酸采用耐酸泥封口,稀硝酸采用石膏封口。每壇裝入襯有細(xì)煤渣或細(xì)礦渣等物的堅(jiān)固木箱中,以便運(yùn)輸。包裝上應(yīng)有明顯的“腐蝕性物品”標(biāo)志。因鋁的表面有一層氧化膜,起了鈍化作用,而且經(jīng)濟(jì),所以鋁是硝酸理想的容器. 個(gè)體防護(hù)禁止皮膚直接接觸,作業(yè)操作時(shí)應(yīng)帶耐酸堿手套,口罩,以及其他勞保用品.皮膚接觸應(yīng)馬上用大量清水沖洗,再用0.01%蘇打水(或稀氨水)浸泡. 誤食,催吐,用牛奶或蛋清.
- 為最佳答案評分?
-
好 100% (1)
-
不好 0% (0)
- (目前有 1 個(gè)人評價(jià))
其 他 回 答共3條
1樓
作為硝酸鹽和硝酸酯的必需原料,硝酸被用來制取一系列硝酸鹽類氮肥,如硝酸銨、硝酸鉀等;也用來制取硝酸酯類或含硝基的炸藥。
由于硝酸同時(shí)具有氧化性和酸性,硝酸也被用來精煉金屬:即先把不純的金屬氧化成硝酸鹽,排除雜質(zhì)后再還原。硝酸能使鐵鈍化而不致繼續(xù)被腐蝕。還可供制氮肥、王水、硝酸鹽、硝化甘油、硝化纖維素、硝基苯、苦味酸等.
將甘油放和濃硝酸、濃硫酸中,會(huì)生成硝化甘油。這是一種無色或黃色的透明油狀液體,是一種很不穩(wěn)定的物質(zhì),受到撞擊會(huì)發(fā)生分解,產(chǎn)生高溫,同時(shí)生成大量氣體。氣體體積驟然膨脹,產(chǎn)生猛烈爆炸。所以硝化甘油是一種烈性炸藥。
硝化炸藥軍事上用得比較多的是2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。它是由甲苯與濃硝酸和濃硫酸反應(yīng)制得的,是一種黃色片狀物,具有爆炸威力大、藥性穩(wěn)定、吸濕性小等優(yōu)點(diǎn),常用做炮彈、手榴彈、地雷和魚雷等的炸藥,也可用于采礦等爆破作業(yè)
知識庫標(biāo)簽:
|列兵