硝酸

硝酸
09-08-21  匿名提问 发布
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    化学品简介
      硝酸是一种重要的强酸(常见强酸:盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸、硒酸、氢溴酸、氢碘酸、氯酸),三大强酸:硫酸,盐酸,硝酸。它的特点是具有强氧化性和腐蚀性.除了金、铂、钛、铌、钽、钌、铑、锇、铱以外,其他金属都能被它溶解.通常情况下人们把69%以上的硝酸溶液称为浓硝酸,把98%以上的硝酸溶液称为发烟硝酸[1]。
      中文名称:硝酸
      别名:硝镪水
      英文名称:Nitric acid
      结构或分子式:HNO?
      相对分子量:63.01
      CAS号:7697-37-2
      密度:1.51 g/cm;
      熔点:-42℃
      沸点:83℃ (纯酸)(68%aq沸点是120.5℃)
      性状:纯硝酸是无色发烟液体,易分解出二氧化氮和氧气,因而呈红棕色.一般商品带有微黄色,发烟硝酸是红褐色液体.具有刺激性.溶解性易溶于水
      补充:二氧化氮溶于水并与水反应生成硝酸
      3NO2+H2O=====2HNO3+NO(实质是先生成亚硝酸 亚硝酸分解为NO)
      4NO2+2H2O+O2=====4HNO3
      但二氧化氮溶于水后并不会完全反应,所以会有少量二氧化氮分子存在,为红棕色.
      因此硝酸溶液会呈现红棕色或黄色.
      分子偶极距:2.17±0.02D
      酸酐五氧化二氮:N2O5
      N2O5与水反应生成硝酸:
      N2O5+H2O====2HNO3
      酸的性质有酸的通性,但与金属反应一般是说没有氢气,只生成水.(但有研究表示:Mg Mn Zn遇冷的稀硝酸(6mol/L~0.2mol/L)有氢气生成)
      历史
      硝酸和硫酸一样由公元8世纪阿拉伯炼金术士阿布·穆萨·贾比尔·伊本·哈杨在干馏绿矾和硝石混合物时发现.
      对于其氧化性而言,如果硝酸越稀,则氧化产物中的氮的化合价越低
    [编辑本段]自然界的存在
      雷雨中存在少量的硝酸。打雷时放出的能量让空气中的N2和O2发生反应,产生NO和NO2:
      N2 + O2 → 2NO (条件为火花放电)
      2NO + O2 → 2NO2
      综合起来就是:
      N2 + 2O2 → 2NO2(火花放电)
      NO2和水反应生成硝酸:
      3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
      有些海鞘(Ciona intestinalis)也能分泌硝酸御敌。
    [编辑本段]结构
      硝酸是平面分子,其中心原子N原子为sp2杂化。由于羟基上的氢原子与另外一个氧原子形成了氢键,分子才呈平面结构,而且N的三根键长都不相同。N原子垂直于分子平面的一个p轨道是满的,它与未连接H的两个氧原子上的p轨道共轭,形成大π键。分子内氢键也是硝酸沸点较低的原因。
      硝酸去掉一个氢原子的结构是硝酸根,一般带一个负电荷(硝酸根离子)。硝酸根具有对称的平面等边三角形结构,4个原子形成大π键,多出来的1个电子在离域π键里。
      硝酸去掉一个羟基的结构是硝基-NO2。硝基的正离子叫硝酰正离子。
    [编辑本段]化学性质
      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,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,生成氨气、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(硝酸钾就是黑火药的成分之一)。
      硝酸具有强氧化性,在常温下能与除金、铂、钛、钌、铑、锇、铱、铌、钽以外的所有金属反应,生成相应的硝酸盐,无论是浓硝酸还是稀硝酸在常温下都能与铜发生反应,这是盐酸与硫酸无法达到的.但浓硝酸在常温下会与铁、铝发生钝化反应,使金属表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止硝酸继续氧化金属,浓硝酸与金属反应,一部分硝酸分子被还原为二氧化氮;稀硝酸与金属反应,一部分硝酸分子会被还原为一氧化氮.同时生成的还原氢再次被氮元素氧化成水.而另一部分硝酸分子将被氧化的金属酸化生成硝酸盐和水.注意,当被氧化物的电位势与硝酸还原成二氧化氮的电位势相近或高于时硝酸无论浓稀一律生成一氧化氮。(如果能反应的话)
      硝酸与金属反应的特点:(1)硝酸与金属反应时,一般没有H2产生;因为它氧化能力极强,会先将金属氧化,自身还原为NO、NO2,再与金属氧化物反应成盐。(2)与Cu,Ag等不活泼金属反应时,浓硝酸的还原产物为NO2,稀硝酸的还原产物为NO;(3)活泼金属与稀硝酸反应时可将稀硝酸还原为N2O N2 NH3等;(4)常温下,Fe,Al,Be在浓硝酸中钝化. 补充:浓硝酸与浓盐酸以物质的量之比为1:3的比例混合可产生能溶解铂和金的强酸------王水 65%以上浓硝酸和非金属反应会生成相应的酸和二氧化氮,如
      S+2HNO3(浓)====H2SO4+NO2↑ ;
      P+3HNO3(浓)====H3PO4+NO2↑ 其所生成酸的浓度可由摩尔体积查得:65%硝酸为14.57mol/L 对应生成硫酸浓度约为81.63%
      硝酸与氨作用生成硝酸铵,它也是一种化肥,含氮量比硫酸铵高,对于各种土壤都有较高的肥效。硝酸铵在气候比较潮湿时容易结块,使用时不太方便。有些人看到硝酸铵结块后,就用铁锤来砸碎,这是万万做不得的事情。因为硝酸铵受到冲击就可能发生爆炸。
      硝酸溅于皮肤能引起烧伤,并染成黄色斑点。一般带微黄色。发烟硝酸是红褐色液体,在空气中猛烈发烟并吸收水分。不稳定,遇光或热分解放出二氧化氮。其水溶液具有导电性。浓硝酸是强氧化剂,能使铝钝化。与许多金属能剧烈反应。浓硝酸和有机物、木屑等相混能引起燃烧。腐蚀性很强,能灼伤皮肤,也能损害粘膜和呼吸道。与蛋白质接触,即生成一种鲜明的黄蛋白酸黄色物质。硝酸是无机化学工业中三大强酸之一,具有酸类的通性。
      炸药和硝酸有密切的关系。最早出现的炸药是黑火药,它的成分中含有硝酸钠(或硝酸钾)。后来,由棉花与浓硝酸和浓硫酸发生反应,生成的硝酸纤维素是比黑火药强得多的炸药。
    [编辑本段]制备
      工业上用二氧化氮与水混合制备硝酸:
      3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
      2NO + O2 → 2NO2 (在空气中很快进行)
      合成氨工业和硝酸的生产密切相关,氨和空气混合后,通过铂铑合金网(催化剂)便被氧化为一氧化氮。一氧化氮进一步转变为二氧化氮,二氧化氮与水作用变成硝酸。
      工业上一般采用氮氧化法制得。实验室可由硫酸作用于硝酸钠制得。工业上一般采用蒸馏提纯,在与纯水配制任何比例(一般为65%左右)的市售产品.
    [编辑本段]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。硝酸能使铁钝化而不致继续被腐蚀。可供制氮肥、王水、硝酸盐、硝化甘油、硝化纤维素、硝基苯、TNT、苦味酸等把甘油放在浓硝酸和浓硫酸中,生成硝化甘油。这是一种无色或黄色的透明油状液体,是一种很不稳定的物质,受到撞击会发生分解,产生高温,同时生成大量气体。气体体积骤然膨胀,产生猛烈爆炸。所以硝化甘油是一种烈性炸药。
      军事上用得比较多的是三硝基甲苯(英文TNT的译音)炸药。它是由甲苯与浓硝酸和浓硫酸反应制得的,是一种黄色片状物,具有爆炸威力大、药性稳定、吸湿性小等优点,常用做炮弹、手榴弹、地雷和鱼雷等的炸药,也可用于采矿等爆破作业。
    [编辑本段]包装及贮运
      铁路槽车装载50吨,其中铅槽车用以输送98%浓硝酸,稀硝酸应用不锈钢或玻璃钢增强塑料槽车或储罐输送或储存。少量采用耐酸陶瓷坛或玻璃瓶包装,每坛净重33~40kg。浓硝酸采用耐酸泥封口,稀硝酸采用石膏封口。每坛装入衬有细煤渣或细矿渣等物的坚固木箱中,以便运输。包装上应有明显的“腐蚀性物品”标志。因铝的表面有一层氧化膜,起了钝化作用,而且经济,所以铝是硝酸理想的容器. 个体防护禁止皮肤直接接触,作业操作时应带耐酸碱手套,口罩,以及其他劳保用品.皮肤接触应马上用大量清水冲洗,再用0.01%苏打水(或稀氨水)浸泡. 误食,催吐,用牛奶或蛋清.

    09-08-21 | 添加评论 | 打赏

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