硝酸HNO₃
铜臭 / 2022-07-26
在氨的化合物中，应用最广的是推硝酸。它不仅是实驗室内最常用的就剂之一”，而且在国民键济中具有各种各样的用途。
(i)硝酸的制造现在有三种方 法制取硝酸: (1)校旧的硝石 和硫酸作用法; (2)直接合成氧化佩的电弧法; (3)氨的接触氧化法。
(1)早在十七世紀时，已知从硝酸盐制取硝酸。方法是用鈉硝石与濃硫酸加热:
NaNO₃+H₂SO₄= NaHSO₄+HNO₃
这个反应之所以能进行，是由于硝酸有較高的探发性。将反应所产生的硝酸燕气加以冶却即凝为液体。所生成的酸式硫酸盐仍有酸性，可进一步与硝石作用而放出另一分子的硝酸:
NaNO₃+NaHSO₄=Na₂SO₄+HNO₃
但要使这步作用进行，必须較剧烈地加热，可是高温使硝酸本身分解而致损失，故在应用硫酸与硝石作用以制取硝酸时一般止于第一步。这个方法直到本世紀初还是工业上应用的唯方法，其后几乎全被基于固定大气氦的方法所代替。
(2)第二个方法是在电弧内使空气中的氮与氧直接化合而成 氧化氮: N₂+O₂⇔2NO。在上节論及这个化合物时，已超提到，这种合成必须在高温时才能达到比較有利的平衡位置(表13-5)。另一方面，当温度降低时，平衡向左移动，使生成的NO量减少。因此，在工业上要使氧化氮合成成功，必須設法将空气加热到尽可能高的温度，然后以尽可能快的速度将所产生的混合气体冷却到1200°C以下，这样就使所产生的最高量的氧化氮不致再分解为氮及氧。在工业上是用强大的电源所产生的电弧做加热器，它所产生的温度在4000°C左右。将电弧置于很强的电磁极之間，电弧火焰就展开而形成火盘(图13-4)。当空气流迅速通过电弧，在与火焰接触的瞬时，空气受到非常强烈的热，其中就生成少量的氧化氮;而后几乎立刻就冷却到1200°C以下，使所生成的氧化氮不可能再分解为氮 与氧。在进步冷却过程中， 混合气体中的NO与氧化合而形成NO₂,然后用水吸收就制成硝酸。
用上述方法制造硝酸需要耗费大量电能。因此，这个方法只在拥有丰富的廉价电能的国家采用。最近电弧法已失去工业价值，因为已有比較經济的新方法，即合成氨的接触氧化法。
(3)用空气中的氧在催化剂的作用下使氨氧化，这是近代制取硝酸的最重要的方法。在上节討論氧化氮的生成时，也提及氨在高溫与氧作用时只形成氮，但若有鉑接触剂存在，則氨即氧化为氧化氦。工业上就是利用这种接触反应，将氨与过量空气的混合气体通过加热到700°C的鉑絲网，氨便按下列反应式几乎完全变为氧化氮:
4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O Q=215.8千卡
所生成的氧化氮接着与氧化合而成NO₂,溶于水即成硝酸。現在大量生产的硝酸主要是用这种氨接触氧化法来制造的，而氨主要又是用合成法由氢与氮制成。归根結蒂，无論是氨氧化法或者是电弧法，其基础都是大气氮的固定。
(ii)硝酸的性质純硝酸是无色液体，密度1.522,熔点-41.5°C， 沸点84°C;达沸点后，就逐渐依下式分解:
4HNO₃=4NO₂+2H₂O+O₂
当被光释照射时，虽在常溫，也照上式分解。所生成的紅棕色二氧化氮溶于硝酸中而使硝酸变黃，溶解量較多时，則变紅。硝酸可以任何比例与水相混合，恒沸点溶液的濃度是69.2%，沸点为121.8°C,密度1.410。平常称呼的“濃硝酸”就是这样濃度的溶液。較高濃度的溶液在空气内发烟，由于外逸的五氧化二氮与空气内的水气秸合而成雾。溶二氧化氮于100%硝酸内，則得一种紅色“发烟硝酸”。发烟硝酸較純硝酸反应 更剧烈。硝酸与水形成两种水合物: HNO₃.·H₂O,熔点-37.85°C;HNO₃·3H₂O,熔点-18.5°C。硝酸是
最强酸之一，它在水溶液内全部离解。在硝酸分子内，三个氧原子圉繞氮原子同在一- 平面内成等腰三角形。图13-5表示硝酸分子的秸构。
硝酸是氮的最高氧化态的化合物，由于它分子的不稳定性，所以强烈的氧化作用是它的特殊性质。許多非金屬都易被其氧化而变为相应的酸。例如，硫与硝酸共沸，硫即被氧化为硫酸;磷与硝酸共沸，磷即被氧化为磷酸。金屬除了金、鉑及一些稀有金屬外，皆与硝酸发生作用而产生硝酸盐。因为硝酸盐可溶于水，所以硝酸在实用上經常用来溶解金屬，特别是用来溶解与其他酸不起作用或作用极慢的金屬，如銅、銀、鉛等。有一个关于金屬溶解的奇特現象，就是有些金屬像铁、鋁、鉻、鈣等，易溶于稀硝酸，却不溶于洽的濃硝酸。这大概是由于金屬表面在濃硝酸内氧化时，生成-一层薄而极紧密的氧化物将金属表面遮住，使金厨不致被酸继續作用。这类金屬經硝酸处理后变成所謂“鈍态”，即甚至再放在稀硝酸中也不溶解。
![硝酸铜标准溶液 c[Cu(NO3)2]= 0.01000 mol/L价格](images/202207/thumb_img/1653_thumb_G_1658537651764.jpg)
闽ICP备15011996号-4
|
闽公网安备32011202000099号
|
