硝酸 |
硝酸(分子式:HNO3)是一种强酸,常温下为无色液体。易溶于水,有强氧化性和腐蚀性。其不同浓度水溶液性质有别,高浓度(≥98%)硝酸因溶有二氧化氮而显棕红色,在空气中可挥发出HNO3,故称发烟硝酸。硝酸是一种重要的化工原料。 |
物理性质 |
纯硝酸为无色、容易挥发的液体,沸点约为83 °C,凝固点约为-42 °C,密度为1.51g/ml。可以与水以任意比混溶。浓硝酸因溶有NO2而显棕红色,也会挥发出棕红色的NO2。一般的浓硝酸指的是16mol/L的HNO3水溶液,密度为1.42g/ml。 |
化学性质 |
纯硝酸可以发生自偶电离:2HNO3<==>H2O+NO2++NO3- |
硝酸作为氮的最高价(+5)水化物,具有很强的酸性,一般情况下认为硝酸的水溶液是完全电离的。硝酸可以与醇发生酯化反应,如硝化甘油的制备。只有在与浓硫酸混合时,硝酸才能产生大量NO2+ ,这是硝化反应能进行的本质。 |
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- (水中) |
HO-NO2 + 2H2SO4 → NO2+ + 2HSO4- + H3O+ (浓硫酸中) |
硝酸的水溶液无论浓稀均具强氧化性及腐蚀性,溶液越浓其氧化性越强。硝酸在光照条件下分解成水、NO2和O2,方程式如下: |
4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O |
因此硝酸一定要盛放在棕色瓶中,并置于阴凉处保存。硝酸能溶解许多种金属(可以溶解银),生成盐、水、氮氧化物。随着溶液浓度的减小,其还原产物逐渐由高价向低价过渡,从最浓到最稀可生成NO2、NO、N2O、N2、NH4NO3。还原产物一般是混合物,金属与浓硝酸反应多生成NO2,与稀硝酸反应下生成如NO等较低价化合物,只有很稀的冷硝酸 才会与金属镁、锰及钙反应生成氢气,其他金属在一般情况下不会与硝酸反应生成氢气。 |
铁、铝、铬等金属遇冷的浓硝酸可以发生钝化现象,只在表面形成一层致密的氧化膜,不会完全反应掉。浓硝酸和浓盐酸的物质的量按1:3混合,即为王水,能溶解金等稳定金属。 |
硝酸盐大多易热分解,生成氧气、氮氧化物、金属氧化物(也能生成硝酸盐或金属单质,视金属的稳定性而定)。硝酸铵(NH4NO3)加热或撞击分解生成一氧化二氮和水。因此被用于国防工业及工程上而被誉为国防工业之母(硝酸钾就是黑火药的成分之一)。 |
工业用途 |
硝酸是在工业上和实验室中都很常用的一种酸。 |
作为硝酸盐和硝酸酯的必需原料,硝酸被用来制取一系列硝酸盐类氮肥,如硝酸铵、硝酸钾等;也用来制取硝酸酯类或含硝基的炸药,如三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油。 |
由于它同时具有氧化性和酸性,硝酸也被用来精炼金属:即先把不纯的金属氧化成硝酸盐,排除杂质后再还原。 |
人体影响 |
硝酸不论浓稀溶液都有氧化性和腐蚀性,因此对人很危险,仅溅到皮肤上也会引起严重烧伤。皮肤接触硝酸后会慢慢变黄,最后变黄的表皮会起皮脱落(硝酸和蛋白质接触后,会导致黄蛋白反应而变性)。此外,浓硝酸需以深色玻璃瓶盛装,避免受到光照反应释出有毒的NO2。通常认为硝酸对人的毒性是三大强酸(氢氯酸,硫酸和硝酸)中最大的。 |
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