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硝酸的物理化學(xué)性質(zhì)

       純硝酸是無色液體，沸點(diǎn)356K，在231K下凝成無色晶體。硝酸和水可以按任何比例混合。恒沸點(diǎn)溶液的濃度為69．2％，沸點(diǎn)為394．8K，密度為1．42g·ml-1，約16mol·L-1，即一般市售的濃硝酸。濃硝酸受熱或見光就按下式逐漸分解，使溶液呈黃色。

溶過量NO2于硝酸中，可得紅棕色的“發(fā)煙硝酸”，由于NO2的氧化性比硝酸強(qiáng)，因此，發(fā)煙硝酸比純硝酸具有更強(qiáng)的氧化性。

       硝酸的重要化學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)在以下兩方面：

       （1）硝酸是一種強(qiáng)氧化劑，這是由于HNO3中的氮處于最高氧化態(tài)以及硝酸分子不穩(wěn)定易分解放出氧和二氧化氮所致。

       非金屬元素如碳、硫、磷、碘等都能被硝酸氧化成氧化物或含氧酸。

C+4HNO3(濃)=CO2+4NO2+2H2O

S+6HNO3(濃)=H2SO4+6NO2+2H2O

P+5HNO3(濃)=H3PO4+5NO2+H2O

3I2+10HNO3(稀)=6HIO3+10NO+2H2O

       除金、鉑、銥、銠、釕、鈦、鈮、鉭等金屬外，硝酸幾乎可氧化所有金屬。某些金屬如Fe、Al、Cr等能溶干稀硝酸，而不溶于冷濃硝酸，這是因?yàn)檫@類金屬表面被濃硝酸氧化形成一層十分致密的氧化膜，阻止了內(nèi)部金屬與硝酸進(jìn)一步作用，我們稱這種現(xiàn)象為“鈍態(tài)”。經(jīng)濃硝酸處理后的“鈍態(tài)”金屬，就不易再與稀酸作用。

       Sn、Sb、As、Mo、W和U等偏酸性的金屬與HNO3應(yīng)后生成氧化物，其余金屬與硝酸反應(yīng)則生成硝酸鹽。

       Mg、Mn和Zn與冷的稀硝酸（6mol·L-1~0．2mol·L-1）反應(yīng)后會(huì)放出H2。

       硝酸作為氧化劑，可能被還原為以下一系列較低氧化態(tài)的氮的化合物。

       硝酸與金屬反應(yīng)，其還原產(chǎn)物中氯的氧化數(shù)降低了多少，主要取決于硝酸的濃度、金屬的活潑性和反應(yīng)的溫度。

       對(duì)同一種金屬來說，酸愈稀則其還原產(chǎn)物氮的氧化數(shù)降低得愈多。一般地說，不活潑的金屬如Cu、Ag、Hg和Bi等與濃硝酸反應(yīng)主要生成NO2，與稀硝酸（6mol·L-1）反應(yīng)主要生成NO；當(dāng)活潑金屬如Fe、Zn、Mg等與稀硝酸反應(yīng)則生成N2O或銨鹽。

       圖13－1是鐵與不同濃度HNO3反應(yīng)時(shí)的還原產(chǎn)物，從圖中可以看出，當(dāng)其它條件一致時(shí)，例如溫度與還原劑一致，在濃硝酸（密度為1．40g·L-1）中，主要產(chǎn)物是NO2，隨著HNO3濃度逐漸降低，產(chǎn)物NO2逐漸減少而NO的相對(duì)含量還浙增多；當(dāng)密度為1．30g·L-1時(shí)，主要產(chǎn)物是NO，其次是NO2及少量N2O；當(dāng)密度為1．15g·L-1時(shí)，NO與NH4+的相對(duì)含量幾乎相等；當(dāng)HNO3的濃度降至密度為1．05g·L-1時(shí)，NH4+離子成為主要產(chǎn)物。

       可見，凡有硝酸參加的反應(yīng)都很復(fù)雜，往往同時(shí)生成多種還原產(chǎn)物。

       濃硝酸與濃鹽酸的混合液（體積比為1：3）稱為王水，可溶解不能與硝酸作用的金屬，如：

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

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

金和鉑能溶于王水，主要是由于王水中不僅含有HNO3、Cl2、NOCl等強(qiáng)氧化劑，

HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O

同時(shí)還有高濃度的氯離子，它與金屬離子形成穩(wěn)定的配離子如［AuCl4］-或［PtCl6］2-，從而降低了溶液中金屬離子的濃度，有利于反應(yīng)向金屬溶解的方向進(jìn)行。電對(duì)［AuCl4］-／Au的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)顯然比電對(duì)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）取代有機(jī)化合物分子中的一個(gè)或幾個(gè)氫原子，稱為硝化作用。例如HNO3與苯反應(yīng)而生成黃色油狀的硝基苯。

這類反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中極其重要的反應(yīng)。在硝化過程中有水生成，因此濃H2SO4可以促進(jìn)硝化作用的進(jìn)行。

       利用硝酸的硝化作用可以制造許多含氮染料、塑料、藥物；制造硝化甘油、三硝基甲苯（T．N．T）、三硝基苯酚（苦味酸）等，它們都是烈性的含氮炸藥。

       硝酸除了具有氧化性和硝化性外，它也是一個(gè)強(qiáng)酸，具有酸的一切特性，不過在稀硝酸中更顯出酸性的特征。