硝酸的物理化学性质

       纯硝酸是无色液体，沸点356K，在231K下凝成无色晶体。硝酸和水可以按任何比例混合。恒沸点溶液的浓度为69．2％，沸点为394．8K，密度为1．42g·ml-1，约16mol·L-1，即一般市售的浓硝酸。浓硝酸受热或见光就按下式逐渐分解，使溶液呈黄色。

溶过量NO2于硝酸中，可得红棕色的“发烟硝酸”，由于NO2的氧化性比硝酸强，因此，发烟硝酸比纯硝酸具有更强的氧化性。

       硝酸的重要化学性质表现在以下两方面：

       （1）硝酸是一种强氧化剂，这是由于HNO3中的氮处于最高氧化态以及硝酸分子不稳定易分解放出氧和二氧化氮所致。

       非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被硝酸氧化成氧化物或含氧酸。

C+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2O

S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2+2H2O

P+5HNO3(浓)=H3PO4+5NO2+H2O

3I2+10HNO3(稀)=6HIO3+10NO+2H2O

       除金、铂、铱、铑、钌、钛、铌、钽等金属外，硝酸几乎可氧化所有金属。某些金属如Fe、Al、Cr等能溶干稀硝酸，而不溶于冷浓硝酸，这是因为这类金属表面被浓硝酸氧化形成一层十分致密的氧化膜，阻止了内部金属与硝酸进一步作用，我们称这种现象为“钝态”。经浓硝酸处理后的“钝态”金属，就不易再与稀酸作用。

       Sn、Sb、As、Mo、W和U等偏酸性的金属与HNO3应后生成氧化物，其余金属与硝酸反应则生成硝酸盐。

       Mg、Mn和Zn与冷的稀硝酸（6mol·L-1~0．2mol·L-1）反应后会放出H2。

       硝酸作为氧化剂，可能被还原为以下一系列较低氧化态的氮的化合物。

       硝酸与金属反应，其还原产物中氯的氧化数降低了多少，主要取决于硝酸的浓度、金属的活泼性和反应的温度。

       对同一种金属来说，酸愈稀则其还原产物氮的氧化数降低得愈多。一般地说，不活泼的金属如Cu、Ag、Hg和Bi等与浓硝酸反应主要生成NO2，与稀硝酸（6mol·L-1）反应主要生成NO；当活泼金属如Fe、Zn、Mg等与稀硝酸反应则生成N2O或铵盐。

       图13－1是铁与不同浓度HNO3反应时的还原产物，从图中可以看出，当其它条件一致时，例如温度与还原剂一致，在浓硝酸（密度为1．40g·L-1）中，主要产物是NO2，随着HNO3浓度逐渐降低，产物NO2逐渐减少而NO的相对含量还浙增多；当密度为1．30g·L-1时，主要产物是NO，其次是NO2及少量N2O；当密度为1．15g·L-1时，NO与NH4+的相对含量几乎相等；当HNO3的浓度降至密度为1．05g·L-1时，NH4+离子成为主要产物。

       可见，凡有硝酸参加的反应都很复杂，往往同时生成多种还原产物。

       浓硝酸与浓盐酸的混合液（体积比为1：3）称为王水，可溶解不能与硝酸作用的金属，如：

Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O

3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O

金和铂能溶于王水，主要是由于王水中不仅含有HNO3、Cl2、NOCl等强氧化剂，

HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O

同时还有高浓度的氯离子，它与金属离子形成稳定的配离子如［AuCl4］-或［PtCl6］2-，从而降低了溶液中金属离子的浓度，有利于反应向金属溶解的方向进行。电对［AuCl4］-／Au的标准电极电势显然比电对Au3+／Au低得多，

Au3+＋3e-  ⇋Au               E°=1．42V

［AuCl4］-＋3e-  ⇋Au＋4Cl-              E°＝0．994V

       （2）硝化作用

       硝酸以硝基（—NO2）取代有机化合物分子中的一个或几个氢原子，称为硝化作用。例如HNO3与苯反应而生成黄色油状的硝基苯。

这类反应是有机化学中极其重要的反应。在硝化过程中有水生成，因此浓H2SO4可以促进硝化作用的进行。

       利用硝酸的硝化作用可以制造许多含氮染料、塑料、药物；制造硝化甘油、三硝基甲苯（T．N．T）、三硝基苯酚（苦味酸）等，它们都是烈性的含氮炸药。

       硝酸除了具有氧化性和硝化性外，它也是一个强酸，具有酸的一切特性，不过在稀硝酸中更显出酸性的特征。