25、硝酸
1．複習重點
1． 記住硝酸的物理性質。
2． 掌握並能靈活運用硝酸的化學性質。
3． 掌握實驗室製取硝酸的方法。
4． 掌握工業上氨催化氧化制硝酸的反應原理，常識性了解其主要生成過程。了解no
和no2對環境的汙染及其防治方法。
2．難點聚焦
1． 物理性質
純淨硝酸是無色、易揮發，有刺激性氣味的液體，密度比水大。因為它的晶體為分子
晶體，所以它的熔沸點較低。因為硝酸分子為強極性分子，所以它能以任意比溶於水。常用濃硝酸的質量分數大約是69%。
98%以上的濃硝酸叫「發煙硝酸」。濃硝酸為揮發性酸，開啟瓶蓋露置於空氣中，瓶口上方觀察到白霧。
2． 化學性質
硝酸溶於水發生完全電離：hno3=h++no3-，常用濃硝酸中，硝酸也是以離子形成存
在於水溶液中，因此硝酸具有酸的通性。硝酸是一種強酸，除具有酸的通性外還有它本身的特性。
（1） 硝酸的不穩定性
4e4hno3 △ 2h2o+4no2↑+o2↑
或光照硝酸的濃度越大越易分解，溫度越高分解越快，光越強分解越快。為了防止硝酸的分
解，必須把它盛在棕色瓶裡密封貯放在黑暗而且溫度低的地方。常用濃硝酸略帶黃色，是因為少部分硝酸分解而產生的no2氣體溶解在硝酸中的緣故。
如果將濃硝酸加熱分解產生的氣體收集起來再溶於水時，該混合氣可被水完全吸收，無殘留氣體。這是因為收集到的氣體中=4:1溶於水時，發生反應：
4no2+o2+2h2o=4hno3，恰好均被完全吸收。
（2） 硝酸的氧化性
硝酸是一種很強的氧化劑，不論稀硝酸還是濃硝酸都有氧化性。硝酸越濃氧化性越強。
同濃度的硝酸溫度越高氧化性越強。硝酸能氧化除pt、au之外的絕大多數金屬，還能氧化許多非金屬（如碳、硫、磷），及具有還原性的物質（如h2s、na2so3、so2、hbr、hi、fe2+、sn2+，松節油、鋸未等）。如：
銅、汞、銀等不活潑金屬與濃硝酸劇烈反應，一般認為生成硝酸鹽和二氧化氮而與稀硝酸反應通常需加熱，產生金屬硝酸鹽和一氧化氮，在反應中硝酸均既表現氧化性又表現酸性。
cu+4hno3（濃）= cu (no3)2+2no2↑+2h2o
3cu+8hno3（稀） △ 3cu (no3)2+2no↑+4h2o …………………②
上述兩反應均可用離子方程式表示為：
cu+4h++2no3-=cu2++2no2↑+2h2o
3 cu+4h++2no3-=2cu3++2no↑+4h2o
值得注意的是切不可以還原產物的價態來判斷硝酸氧化性的強弱，必須肯定濃硝酸氧化性強於稀硝酸氧化性。同時必須切實知道反應中作為氧化劑的硝酸的物質的量等於產生氣體（氮的氧化物）的物質的量，即使產生no2和no的混合氣體亦是如此。
反應①可用作實驗室製取no2氣體，用平底燒瓶分液漏斗、雙孔塞組合實驗裝置，由於反應劇烈，可控制滴加濃硝酸的速率控制產生no2的速率，只能用向上排空氣法收集no2氣體，多餘的no2氣體可用鹼液吸收。該製取應在通風櫥中進行。反應②可作為實驗室製取no的反應，裝置選擇固+液 △ 氣的裝置，只能用排水法收集。
鋁、鐵遇冷的濃硝酸產生鈍化現象，即濃硝酸將它們表面氧化成一層薄而緻密的氧化物薄膜、阻止了進一步反應的緣故。
鐵在過量的濃硝酸中加熱發生反應為：fe+6hno3（濃） △ fe (no3)3+3no2↑+3h2o
過量的鐵在稀硝酸中發生反應為：3fe+8hno3（稀） △ 3fe (no3)2+2no↑+4h2o
活潑金屬跟稀硝酸反應，由於金屬的強還原性，還原產物較為複雜。
例如：4mg+10hno3（稀）=4mg (no3)2+nh4no3+3h2o。
王水（濃硝酸和濃鹽酸體積比）能使pt、au溶解。
碳、硫、磷等非金屬單質在熱而濃的硝酸中劇烈反應：
c + 4hno3（濃） △ co2↑+4no2↑+2h2o
s + 6hno3（濃） △ h2so4+6 no2↑+4h2o
p + 5hno3（濃） △ h**o4+5 no2↑+h2o
p4 + 20hno3（濃） △ 4h**o4+20 no2↑+4h2o
某些還原性的化合物能被硝酸氧化：3na2so3+2hno3（稀）=3na2so4+2no↑+h2o
3h2s+2hno3=3s+2no+4h2o
2nabr+4hno3（稀）△ 2nano3+2no2↑+br2↑+h2o
6ki+8hno3（稀）=6kno3+i2+2no↑+4h2o
3． 硝酸的制法
3． 硝酸的實驗室制法
硝酸有揮發性，所以在實驗室裡可以把硝酸鹽跟濃硫酸共同加熱來製取。反應為：
nano3+h2so4（濃） △ nahso4+hno3↑
裝置圖：
注意：加熱時最好微熱。因為hno3受熱易分解。制得的硝酸常略顯黃色，是因為溶有少量no2的緣故。
4． 硝酸的工業制法（氨的催化氧化法）
氨氧化生成一氧化氮
兩個階段
一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氮化氮被水吸收而生成硝酸
反應方程式：
4nh3（氣）+5o2（氣） 催化劑 4no（氣）+6h2o（氣）+907kj
2no（氣）+o2（氣）= 2no2（氣）+113kj
3no2（氣）+ h2o（液）= 2hno3（液）+no（氣）+136kj
裝置：氧化爐、吸收塔
吸收劑：水或稀硝酸
濃縮劑：硝酸鎂或濃硫酸
尾氣吸收劑：氫氧化鈉溶液。（no+no2+naoh=2nano2+h2o）
注意點：在吸收反應進行過程中補充一些空氣，使吸收生成的no再氧化為no2，no2
溶於水又生成hno3和no，經過多次的氧化和吸收，二氧化氮可以完全地被水吸收，能夠盡可能多地轉化為硝酸。因此起始物和反應終產物物質的量間關係為：1molnh3 轉化 1molhno3。
3．例題精講
例1、1.92gcu片與定量的濃hno3作用，當收集到no2和no氣體共1.12l時（標準狀況），金屬銅恰好全部作用。
則反應中消耗hno3_______mol被還原的hno3________mol，轉移電子________mol。
解析：ne=ncu×2=×2=0.06mol
=0.05mol
×2+0.05mol=0.11mol
答案：0.11、0.05、0.06。
例2、現有下列三個方案用於製取硝酸銅，要求：①不汙染環境 ②原料利用率高。請對下列三個方案加以評價。
方案一：用銅屑與濃硝酸作用。
方案二：用銅屑與中等濃度的硝酸作用，生成的no和no2氣體用naoh吸收。
方案三：先將銅屑在空氣中灼熱，使其完全氧化，再用硝酸溶解上述產物。
解析：方案一的製備反應為：cu+4hno3（濃） △ cu (no3)2+2no2↑+2h2o。
製備1mol cu (no3)2需4mol hno3，反應放出的no2未處理，對環境有汙染。方案二的製備除含方案一反應外還有反應：3cu+8hno3=3cu (no3)2+2no↑+4h2o，製備1mol cu (no3)2需～4mol hno3。
反應放出的no2和no可基本被吸收，對環境汙染較小。方案三的製備反應也有兩個：2cu+o2 △ 2cuo, cuo+2hno3=cu (no3)2+h2o，製備 1mol cu (no3)2需2molhno3，對環境的汙染也較小。
答案：由上綜合分析可知，方案三最合理。
例3、在鋅跟稀硝酸反應時，若參加反應的鋅與消耗的硝酸的物質的量之比為1:2.5時，則被還原的hno3和未被還原的hno3的物質的量之比為
a、2:5b、1:4c、1:5d、1:9
解析：zn與hno3的物質的量比為1:2.5即4:10。
則：4zn+10hno3=4zn (no3)2+n2o↑+5h2o
4zn+10hno3=4zn (no3)2+nh4no3↑+3h2o
按反應①=1:4，按反應②
=1:9
答案：bd。
例4、工業上由氮氣制得氨氣，氨再經催化氧化最終制得硝酸，如用去標準狀況下560m3空氣中的氮氣（按n2佔空氣體積的4/5計算），則理論上可製得12mol/ l的硝酸多少立方公尺（設反應過程中氮損失16%）？
解析：生成硝酸的體積為v
n22nh32hno3
12 v×103l/m3×12mol/l
v=2.8m3
答：理論上可製得2.8m312mol/l的硝酸。
例5.同溫同壓下，兩個等體積的乾燥圓底燒瓶中分別充滿：①nh3，②no2，進行噴泉實驗。經充分反應後，瓶內溶液的物質的量濃度為
a.①＞② b.①＜② c.①=② d.不能確定
解析:可先設燒瓶容積為1l,則nh3瓶中水充滿整個燒瓶,no2瓶中水充滿***2/3,如在標準狀況下測定,則氨水的物質的量濃度為c=,hno3溶液物質的量濃度為c=。參***：c
例6.從某些性質看，nh3與h2o相當，nh4+與h3o+，nh2—與o2—都有相當關係，下列有關方程式不正確的是
a. nh4cl+knh2=kcl+2nh3↑
b. m+2nh3=m(nh2)2+h2↑(m為二價活潑金屬)
c. 2nh4cl+mnh=mcl2+nh3
d. 2nh4cl+mo=m(nh2)2+2hcl+h2o
解析:a中knh2可看成koh,反應正確,b中nh3可看成h2o,反應正確,c中mnh可看成mo,反應同樣也正確,而d中若將nh4cl看成h3ocl即hcl,則有反應2nh4cl+mo=mcl2+nh3↑+h2o
4．實戰演練
一、 選擇題：
1、 下列有關硝酸化學性質的敘述中正確的是（ ）
a、濃、稀硝酸都能使藍色石蕊試劑變紅
b、硝酸（過量）能與na2so3反應，但不生成so2
c、稀硝酸可與na2s反應制得h2s
d、在碘化鉀澱粉溶液中滴加稀硝酸溶液呈藍色
2、 汙染環境的有害氣體中，主要由於跟血紅蛋白作用而引起中毒的有毒氣體是（ ）
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