化學(xué)教案－硝酸
硝酸
物理性質(zhì):
1. 純硝酸是無色油狀液體, 開蓋時(shí)有煙霧, 揮發(fā)性酸.
2. M.p. -42℃, b.p. 83℃. 密度: 1.5 g/cm3, 與水任意比互溶.
3. 常見硝酸a%=63%-69.2% c=14-16mol/L. 呈棕色(分析原因) 發(fā)煙硝酸.
化學(xué)性質(zhì):
1. 強(qiáng)腐蝕性: 能嚴(yán)重?fù)p傷金屬、橡膠和肌膚, 因此不得用膠塞試劑瓶盛放硝酸.
2. 不穩(wěn)定性: 光或熱
4HNO3 =====4NO2 + O2 + 2H2O
所以, 硝酸要避光保存.
3. 強(qiáng)酸性: 在水溶液里完全電離, 具有酸的通性.
4. 強(qiáng)氧化性: 濃度越大, 氧化性越強(qiáng).
- 與金屬反應(yīng):
[實(shí)驗(yàn)] 在兩支試管里分別盛有銅片, 向兩支試管理再分別加入濃硝酸和稀硝酸.
Cu + 4HNO3(濃) ==Cu(NO3)2 + 2NO2 ↑+ 2H2O
3Cu + 8HNO3(稀) ==3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Ag + 2HNO3(濃) ==AgNO3 + NO2 ↑+H2O
3Ag + 4HNO3(稀) ==3AgNO3 + NO ↑+ 2H2O
硝酸能與除金、鉑、鈦等外的大多數(shù)金屬反應(yīng).
通常濃硝酸與金屬反應(yīng)時(shí)生成NO2, 稀硝酸(<6mol/L)則生成NO.
鈍化反應(yīng): 常溫下濃硝酸可使鐵、鋁、鉻(都可呈+3價(jià)金屬化合物)表面形成具有保護(hù)性的氧化膜而鈍化. 而稀硝酸則與它們反應(yīng).
Fe + 4HNO3(稀) ==Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
王水: 1體積濃硝酸與3體積濃鹽酸的混合溶液.可溶解金、鉑.
Au + HNO3 + 4HCl ==HauCl4 + NO + 2H2O
M + HNO3(12∽14mol/L) ↗NO2為主.
M + HNO3(6∽8mol/L) ↗NO為主
M + HNO3(約2mol/L)↗N2O為主, M較活潑.
M + HNO3(<2mol/L) ↗NH4+為主(M活潑)
M + HNO3還可能有H2產(chǎn)生(M活潑)
- 與非金屬反應(yīng): 濃硝酸; 需要加熱.
C + 4HNO3(濃) ==CO2 ↑+ 4NO2↑ + 2H2O (實(shí)驗(yàn)演示)
H2S + 8HNO3(濃) ==H2SO4 + 8NO2↑ + 4H2O
3H2S + 2HNO3(稀) ==3S + 2NO + 4H2O (冷)
SO2 + 2HNO3(濃) ==H2SO4 + 2NO2
3SO2 + 2HNO3(稀) + 2H2O ==3H2SO4 + 2NO
H2S、SO2以及S2-、SO32-都不能與硝酸共存.
- 與有機(jī)物反應(yīng): 生成硝基化合物和硝酸酯.
1. 硝酸的制法:
[設(shè)問] 生成硝酸的措施有哪些? 對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn).(三種)
1. 實(shí)驗(yàn)室制法: 微熱
NaNO3(s) + H2SO4(濃) ==NaHSO4 + HNO3
[討論] 1. 反應(yīng)溫度
2. 反應(yīng)裝置:
3. 收集裝置:
2. 氨氧化法制硝酸:
4NH3 + 5O2 ====4NO + 6H2O (氧化爐中)
2NO + O2 ==2NO2 (冷卻器中)
3NO2 + H2O =2HNO3 + NO (吸收塔)
4NO2 + O2 + 2H2O ==4HNO3 (吸收塔)
過程: (1)先將液氨蒸發(fā), 再將氨氣與過量空氣混合后通入裝有鉑、銠合金網(wǎng)的氧化爐中, 在800℃左右氨很快被氧化為NO. 該反應(yīng)放熱可使鉑銠合金網(wǎng)(催化劑)保持赤熱狀態(tài).
2. (2)由氧化爐里導(dǎo)出的NO和空氣混合氣在冷凝器中冷卻, NO與O2反應(yīng)生成NO2.
(3) 再將NO2與空氣的混合氣通入吸收塔. 由塔頂噴淋水, 水流在塔內(nèi)填充物迂回流下. 塔底導(dǎo)入 的NO2和空氣的混合氣, 它們?cè)谔畛湮锷嫌鼗叵蛏? 這樣氣流與液流相逆而行使接觸面增大, 便于氣體吸收.
從塔底流出的硝酸含量僅達(dá)50%, 不能直接用于軍工、染料等工業(yè), 必須將其制成98%以上的濃硝酸. 濃縮的方法主要是將稀硝酸與濃硫酸或硝酸鎂混合后, 在較低溫度下蒸餾而得到濃硝酸, 濃硫酸或硝酸鎂在處理后再用.
尾氣處理: 燒堿吸收氮的氧化物, 使其轉(zhuǎn)化為有用的亞硝酸鹽(有毒)即”工業(yè)鹽”.
NO + NO2 + 2NaOH ==2NaNO2 + H2O
1. 硝酸鹽:
特點(diǎn): 外觀美麗(由金屬離子決定); KNO3無色、Cu(NO3)2.6H2O寶石藍(lán)色.
水溶性好
有明顯的氧化性, 穩(wěn)定性不好.分解有氧氣.
[實(shí)驗(yàn)] 1. KNO3的熱分解:
2. 硝酸銅的熱分解并檢驗(yàn)氣體.
2KNO3 ==2KNO2 + O2
2Cu(NO3)2 ==2CuO + 4NO2 + O2
2AgNO3 ==2Ag + 2NO2 + O2
檢驗(yàn)方法: 硝酸鹽溶液經(jīng)濃縮后, 加入濃硫酸和銅屑并加熱, 可逸出紅棕色氣體.