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    1.物理性質(zhì)純硝酸是一種易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體,能以任何比率溶解于水.它在86C時(shí)沸騰,沸騰時(shí)有部分硝酸分解.常用的濃硝酸的濃度大約是65%.濃度為98%的硝酸在空氣里有“發(fā)煙”的現(xiàn)象,所以叫做發(fā)煙硝酸.這是因?yàn)橄跛崂锓懦龅南跛嵴魵馀c空氣中水蒸氣相遇,生成了極微小的硝酸液滴的緣故。

    2.化學(xué)性質(zhì)硝酸是一種強(qiáng)酸,在稀水溶液里能完全電離出氫離子,具有酸類的通性.例如能使藍(lán)色石蕊試紙變紅:能跟堿性氧化物、堿類和鹽類起反應(yīng),如：

2H++CUO=CU+++H2O

H++OH-=H2O

2H++CO3--=H2CO3

               →H2O+CO2↑

     此外,硝酸還具有如下一些性質(zhì):

     (1)不穩(wěn)定性:純硝酸或濃硝酸很不穩(wěn)定,在常溫下見(jiàn)光就會(huì)分解成氮的氧化物、水和氧氣,如受熱分解得更快：

4HNO3=(見(jiàn)光或受熱)=2H2O+4NO2↑+O2↑

分解生成的棕色的二氧化氮?dú)怏w溶解在溶液里,使溶液常呈黃色.因此為了防止硝酸的分解,必須把硝酸盛在棕色瓶里,并且放在黑暗而溫度較低的地方。

   (2)氧化反應(yīng):硝酸是一種強(qiáng)氧化劑,它能氧化許多非金屬,有時(shí)氧化很劇烈甚至引起燃燒.例如把一小塊燃燒得紅熱的炭

放入熱的發(fā)煙硝酸里(圖57),炭就會(huì)被硝酸氧化,使燃燒更加劇烈,并發(fā)出明亮的光來(lái).它們的反應(yīng)是:

4HNO3=加熱=2H2O+4NO2↑+O2↑

        C+02=CO2↑

把二個(gè)方程式合并,消去中間產(chǎn)物氧氣,就得到總的反應(yīng)式

C+4HNO3=加熱=2H2O+4NO2↑+CO2↑

    硝酸也能氧化多種有機(jī)物.例如在紙上滴一滴硝酸,紙張立刻會(huì)受到氧化而焦化.如果衣服或皮膚上濺著硝酸,也同樣會(huì)受到破壞或灼傷.所以使用硝酸(特別是濃硝圖5·7炭在濃硝酸里燃燒酸)的時(shí)候要特別小心.萬(wàn)一硝酸濺在皮膚上或衣服上時(shí),就應(yīng)該立刻用大量的水沖洗.

    (3)眼金屬的反應(yīng):硝酸也能眼絕大多數(shù)的金屬(金、銷等少數(shù)金屬除外)起反應(yīng),金屬被硝酸氧化生成金屬氧化物,接著又進(jìn)一步跟未分解的硝酸起反應(yīng)生成硝酸鹽鹽,同時(shí)硝酸本身被還原生成氮的氧化物.因此硝酸跟金屬反應(yīng)后的生前物是硝酸鹽、水和氮的氧化物(一般是一氧化氮?dú)怏w或者二氧化氮?dú)怏w)の.即使最活動(dòng)的金屬跟硝酸反應(yīng)的時(shí)候,也沒(méi)有氫氣放出來(lái),因?yàn)橛坞x出來(lái)的氫氣被硝酸氧化而成水了。

    例如,濃硝酸跟銅反應(yīng),就把銅氧化成氧化銅而本身還原成二氧化氮：

‍2HNO3(濃)+Cu=CuO+2NO2↑+H2O‍

生成的氧化銅,又立刻跟硝酸反應(yīng),生成硝酸銅和水：

Cuo+2HNO3=Cu(NO3)2+H20

把上述二個(gè)化學(xué)方程式合并,消去中間產(chǎn)物CuO,就得到下式：

Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑

    在實(shí)驗(yàn)室里,我們就是利用這個(gè)反應(yīng)來(lái)制制取二氧化氮的。

    稀硝酸也能跟銅反應(yīng),使銅氧化成氧化銅,接著生成硝酸銅,但硝酸本身被還原成一氧化氮這個(gè)反應(yīng)要在加熱的情況下進(jìn)行.反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：

‍2HNO3(稀)+3Cu=加熱=3CuO+H2O+2NO↑

3cu0+6HNO3 =3cu(NO3)2+3H2O‍

總的化學(xué)方程式是

3Cu+8HNO3(稀)=加熱=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑

    在實(shí)驗(yàn)室里,我們就利用這個(gè)反應(yīng)來(lái)制取一氧化氮的。

    如果在1體積的硝酸里加入3體積的鹽酸,這個(gè)混和溶液的氧化能力將更加強(qiáng)烈.因?yàn)樗鼈兓ハ喾磻?yīng)后的生成物具有比硝酸更強(qiáng)的氧化作用,所以能腐蝕并溶解那些不能被普通酸溶解的金屬,如金與銷.這種混和液叫做“王水”。

①在個(gè)別的情況下,還會(huì)生成銨鹽,究竟生成什么,是與硝酸的濃度和金屬的活動(dòng)性有關(guān)的。

    硝酸的實(shí)驗(yàn)室制法  硝酸的沸點(diǎn)較低,因此,當(dāng)硝酸鹽和高沸點(diǎn)的酸,如硫酸共熱時(shí),硝酸就會(huì)揮發(fā)出來(lái),實(shí)驗(yàn)室里就一

是利用這個(gè)原理來(lái)制取硝酸的,一般常用硝酸鈉和濃硫酸裝在曲頸甑(音曾)里混和加熱:生成的硝酸蒸氣冷凝后即制得硝酸(圖5.8)。

NaNO3+H2SO4(濃)=加熱- NAHSO4+HNO3↑

    這個(gè)方法和以前講過(guò)的(§1·4)在實(shí)驗(yàn)室里制鹽酸的方法原理相同,但由于硝酸具有強(qiáng)氧化性,制取時(shí)就不能用象制取鹽酸時(shí)所用的那種配有軟木塞或橡皮塞的圓底燒瓶,因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)生成的硝酸蒸氣會(huì)腐蝕軟木塞或橡皮塞.所以我們常用一個(gè)全部由玻璃制成的儀器叫做曲頸甑,曲頸甑的頸口特別長(zhǎng),可以代替冷凝器,使硝酸蒸氣冷卻并凝結(jié)成液滴,加熱的溫度不宣大高。否則生成的硝酸將會(huì)分解。

   硝酸鹽  由硝酸根離子(NO3)和金屬離子結(jié)合麗就的離子化合物,統(tǒng)稱硝酸鹽.絕大部分硝酸鹽都可金屬硝酸直接反應(yīng)而制得.硝酸鹽是實(shí)驗(yàn)室里常用的試劑,它都易溶于水,并能精制成純凈的晶體.在自然界里存在的、數(shù)量較多而有較大經(jīng)濟(jì)意義的硝酸鹽有硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鉀(KNO3)和硝酸鈣[Ca(NO3)2]等幾種。

    硝酸鹽在高溫下都不穩(wěn)定,象濃硝酸一樣,加熱能多分解解放出氧氣氣,所以高溫下硝酸鹽是強(qiáng)氧化劑.但它們的水溶液幾乎沒(méi)有氧化性。

    硝酸鹽的加熱分解規(guī)律不是完全一樣的,例如硝酸鉀的分解是：

2KNO3=加熱=2KNO2+O2↑

產(chǎn)物是氧氣和亞硝酸鉀(KNO2),它是亞硝酸( IINO2)的一種鹽.又如硝酸銅的分解是：

2Cu(NO3)2=加熱=2Cu0+4NO2↑+O2↑

產(chǎn)物除氧氣外,沒(méi)有亞硝酸鹽而是氧化銅和二氧化氮.這二個(gè)反應(yīng)可以代表二類硝酸鹽的加熱分解的規(guī)律:最活動(dòng)的金屬(如鈉,鉀等)的硝酸鹽加熱分解生成亞硝酸鹽和氧氣;其余大部分比較不活動(dòng)的金屬(如銅,鉛等)的硝酸鹽加熟分解均生成金屬氧化物,二氧化氮和氧氣。

    硝酸和硝酸鹽的檢驗(yàn)法  在上一節(jié)里我們知道,濃硝酸眼銅加熱反應(yīng),會(huì)生成棕色的二氧化氮?dú)怏w、這是其他常用酸類所沒(méi)有的現(xiàn)象,因此,我們可以利用這個(gè)反應(yīng)來(lái)檢別硝酸。

    同時(shí),硝酸鹽跟濃硫酸加熱反應(yīng)能生成硝酸,如果數(shù)量較多,當(dāng)遇到銅時(shí),自然也會(huì)產(chǎn)生棕色的二氧化氮?dú)怏w:因此,上述反應(yīng)可作為間接檢驗(yàn)一種鹽是否是硝酸鹽的根據(jù).如以硝酸鈉為例,反應(yīng)的化學(xué)方程式是：

NaNO3+HI2SO4(濃）=加熱=NAHSO4+HNO3

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑

2NO+O2(空氣)=2NO2(棕色)

所以,檢驗(yàn)硝酸鹽,可把固體試樣放在試管里,加入少許濃硫酸,再加幾片銅片,然后加熱.如果有棕色氣體產(chǎn)生,就可證明這固體試樣是一種硝酸鹽.

    但是,這個(gè)檢驗(yàn)法對(duì)數(shù)量多的固體試祥比較正確,對(duì)少量或溶液試樣,因二氧化氮溶于水,看不到棕色氣體放出,有時(shí)就不夠正確。

    硝酸和硝酸鹽的用途  硝酸和以前學(xué)過(guò)的硫酸、鹽酸稱為化學(xué)基本工業(yè)的三強(qiáng)酸,有著極為廣泛的用途.它是制造多種炸藥的必要原料,也可用來(lái)制造染料、塑料和多種藥劑等.硝酸與氨反應(yīng)生成的硝酸銨,是含氮量很高的氮肥;所以,它對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)增強(qiáng)國(guó)防力量都有著重要意義.

    硝酸鹽也有很多用途,除上面曾經(jīng)提到的用作試劑和制造硝酸外,在工農(nóng)業(yè)上的用途主要有二方面,就是制造炸藥和用作肥料.

    我國(guó)最早發(fā)明的黑火藥就是用硝酸鉀、硫黃、木炭的粉末混和而成的,它的成分大致是75%的KNO3、10%的S和15%的C.黑火藥燃燒反應(yīng)是非常復(fù)雜的,大致說(shuō)來(lái),利用硝酸鉀加熱后的強(qiáng)氧化性,它劇烈氧化易然的硫和碳,生成氣態(tài)物質(zhì)如CO2NY2等和固態(tài)物質(zhì)如KSO,K2CO3,K2S等,反應(yīng)高速進(jìn)行同時(shí)產(chǎn)生大量熱量,使反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物的體積驟然膨脹,幾乎達(dá)到原來(lái)火藥體積的200倍,于是就發(fā)生爆炸現(xiàn)象固態(tài)物質(zhì)質(zhì)的微細(xì)顆粒分散在氣體中,就形成了濃厚的黑煙,黑火藥現(xiàn)在大都用在爆炸礦藏、隧道以及制造煙火等方面。

    硝酸銨是一種更不穩(wěn)定的硝酸鹽,所以現(xiàn)在也廣泛用它來(lái)制造爆炸物,“阿芒拿”就是由硝酸銨和鋁粉等各種可燃性物質(zhì)混和而成的爆炸物物,用于軍事和工業(yè)的爆炸作業(yè)硝酸鹽是最易被植物吸收的含氮無(wú)機(jī)物,所以是很好的氮肥,常用的有NaNO3、KNO3、Ca（NO3）2和NH4NO3等.