A. 濃硝酸的濃度是多少
市售濃硝酸質量分數約為68%。
硝酸是一種化合物,化學式為HNO3,分子量為63.01。純硝酸是無色有刺激性氣味的液體,濃硝酸是混合物,市售濃硝酸的質量分數約為68%,密度約為1.4g/cm³,沸點為83℃,易揮發,可以任意比例溶於水,混溶時與硫酸相似會釋放出大量的熱,所以需要不斷攪拌,並且只能是把濃硝酸加入水中,而不能反過來。
(1)合肥工業硝酸怎麼樣擴展閱讀:
濃硝酸和稀硝酸的區別:
1、在冷的硝酸中加入鐵或鋁,若無明顯現象,則是濃硝酸,若鐵或鋁的表面產生氣泡則是稀硝酸。
2、直接看,冒白霧的是濃硝酸,沒有白霧是稀硝酸,這里是利用硝酸的揮發性(濃鹽酸也有揮發性)
註:由於一氧化氮氧化的很快,該方法需要做好密封。
B. 硝酸一般是用於什麼用途
作為硝酸鹽和硝酸酯的必需原料,硝酸被用來製取一系列硝酸鹽類氮肥,如硝酸銨、硝酸鉀等;也用來製取硝酸酯類或含硝基的炸要。由於硝酸同時具有氧化性和酸性,硝酸也被用來精煉金屬:即先把不純的金屬氧化成硝酸鹽,排除雜質後再還原。
工業制:
氮氣與氫氣製取氨氣
→氨氣與氧氣製取氧化氮
→氧化氮氧氣製取二氧化氮
→二氧化氮水製取硝酸
1、3兩步逆反應需催化劑
硝酸實驗室制實驗室用硝酸鈉跟濃硫酸反應製取硝酸
硝酸(nitric acid)分子式HNO₃,是一種有強氧化性、強腐蝕性的無機酸,酸酐為五氧化二氮。硝酸的酸性較硫酸和鹽酸小(PKa=-1.3),易溶於水,在水中完全電離,常溫下其稀溶液無色透明,濃溶液顯棕色。硝酸不穩定,易見光分解,應在棕色瓶中於陰暗處避光保存,嚴禁與還原劑接觸。硝酸在工業上主要以氨氧化法生產,用以製造化肥、炸葯、硝酸鹽等,在有機化學中,濃硝酸與濃硫酸的混合液是重要的硝化試劑。
第三節 硝酸
一、教學目的要求
使學生掌握硝酸的化學性質。
二、教材分析和教學建議
在顫拍初中曾經介紹過硝酸具有酸的通性,對於硝酸的氧化性只是簡單提及。本節是在初中的基礎上進一步介紹硝酸的一些性質。教材從硝酸與金屬反應主要不生成氫氣引入,介紹了硝酸的兩種特性——氧化性和不穩定性。
硝酸的氧化性是全章的重點內容,也是教學的難點。教材在處理這部分內容時從實驗入手,通過引導學生觀察銅跟濃硝酸和稀硝酸反應時的不同現象,加深學生對硝酸氧化性的認識及對反應產物的記憶。並且,還從反應中氮元素的化合價變化和電子得失,來簡單分析硝酸與金屬發生的反應,使學生理解反應的實質,同時也復習了氧化還原反應的知識。
在介紹硝酸的不穩定性之後,教材解釋了為什麼濃硝酸有時呈黃色,使學生學會利用所學知識解釋日常見到的現象,使知識學以致用。
本節教學重點:硝酸的氧化性。
本節教學難點:硝酸的氧化性。
教學建議如下:
1.可以與硫酸、鹽酸進行比較,介紹硝酸的物理性質及化學性質。
2.硝酸的氧化性是本節的重點,也是難點。教學中可以先復習濃硫酸的氧化性,然後通過硝酸的實驗,並與濃硫酸的反應比塌早較,使學生認識硝酸的氧化性。
3.通過濃、稀硝酸與銅反應的實驗現象,指導學生歸納兩個反應的化學方程式,並分析歸納出:(1)金屬與硝酸反應一般不產生氫氣;(2)濃硝酸和稀硝酸都有強氧化性;(3)金屬與硝酸反應時主要是HNO3中+5價的N被還原成低價的N;一般來說稀硝酸的還原產物為NO,濃硝酸的還原產物是NO2。
4.關於硝酸與非金屬的反應,教材只介紹了與碳反應的化學方程式,教學中不宜強化其他反應及擴展。
5?做有關硝酸的實驗時,應強調安全,並結合硝酸的氧化性,讓學生認識到注意安全的重要性。
三、演示實驗說明和建議
〔實驗1-7〕
做濃硝酸與銅反應的實驗,可用「氣室」法進行投影演示。方法茄衫羨是:在直徑12 cm的培養皿中加一些水(水層高約0.5 cm),將其放在預熱好的投影儀載物台上,把直徑6 cm的培養皿放在加水的培養皿中;向直徑6 cm的培養皿中加一薄層濃硝酸,然後再放入一小塊銅片,立即用直徑10 cm的培養皿蓋在上面以形成「氣室」(如圖1-6)。
可以看到,銅片與濃硝酸劇烈反應,銅片周圍的溶液很快變成藍色,同時產生氣泡並推動銅片較快地移動,這時逐漸看到「氣室」內產生紅棕色氣體,最後直徑6 cm培養皿中的溶液全部變成藍色。
圖 1-6硝酸與銅反應的投影實驗
四、部分習題參考答案
習題二:1. B 2. D 3. D 4. A 5. C
習題四:14 mol/L, 2.7 mol/L
五、資料
1.硝酸的濃度和氧化能力
當硝酸跟金屬反應時,硝酸被還原的程度取決於酸的濃度和還原劑的強弱。對於同一種還原劑來說,酸愈稀,被還原的程度愈大。例如,銅與濃硝酸的反應中,;而銅與稀硝酸的反應中,。
上述反應中當硝酸的濃度為8 mol/L以上時,還原的主要產物是NO2。這是因為硝酸越濃,氧化性越強,反應過程中生成的低價氮的化合物,在強的氧化氣氛中不能存在,繼續被氧化成高價的氮的化合物——NO2。 當硝酸較稀時,它的氧化性也較弱,氮的低價氧化物能夠存在。所以主要產物是NO。
濃硝酸與金屬反應時,最初可能生成NO,但由於硝酸濃度很大,使平衡強烈地向左移動,主要產物為NO2;當稀硝酸與金屬反應時,由於硝酸濃度小,平衡向右移動,主要產物為NO。
因此,我們不能簡單地就濃、稀硝酸的還原產物,來解釋濃、稀硝酸氧化能力的強弱。
2.硝酸跟金屬反應的一般規律
硝酸與金屬的反應是相當復雜的。在這類氧化還原反應中,包括許多平行反應,因此,可以得到多種還原產物,而且在還原產物之間還進行氧化還原反應。
某些金屬(如鎂、鋅)與小於2 mol/L的硝酸反應時,還會產生一定量的氫氣。
硝酸的還原產物,除取決於硝酸的濃度、還原劑的還原能力外,還與反應溫度和反應中間產物(HNO2、NO2)的催化作用有關,反應雖復雜,但硝酸跟金屬的反應是有規律的。
(1)在金屬活動性順序中,位於氫後面的金屬如銅、汞、銀等,跟濃硝酸反應時,主要得到NO2,跟稀硝酸反應時,主要得到NO。
(2)在常溫下Fe、Co、Ni、Al等金屬在濃硝酸中發生「鈍化」,在金屬表面覆蓋一層緻密的金屬氧化物薄膜,阻止反應進一步發生。這些金屬與稀硝酸作用主要生成N2O(有的認為是NO),這是由於它們的還原性較強,能將硝酸還原成較低價的N2O。如與更稀的硝酸反應則生成氨(鈷在同樣條件下則生成氮氣)。
(3)鎂、鋅等金屬跟不同濃度的硝酸作用能得到氮的不同低價態的還原產物。例如:當硝酸中HNO3的質量分數為9%~33%(密度為1.05 g/cm3~1.20 g/cm3)時,反應按下式進行:
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+5H2O+N2O↑
若硝酸更稀,反應會生成氨,氨跟過量的硝酸進一步反應生成硝酸銨。
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
(4)Au、Pt、Ir、Rh等重金屬跟濃、稀硝酸都不反應,因為它們特別穩定,不易被氧化。
(5)Sn、Sb、W、V等金屬跟濃硝酸作用,生成金屬氧化物,而不是硝酸鹽(因為這些金屬氧化物不溶於硝酸,反應不再繼續發生)。
3.金屬的鈍化
(1)鈍化現象
如果在室溫時試驗鐵片在硝酸中的反應速率以及與硝酸濃度的關系,我們將會發現鐵的反應速率最初是隨硝酸濃度的增大而增大。當增大到一定程度時,它的反應速率迅速減小,繼續增大硝酸的濃度時,它的反應速率更小,最後不再起反應,即鐵變得「穩定」了,或者像一般所說的,鐵發生「鈍化」了。
不僅鐵,其他一些金屬也可以發生鈍化。例如,Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb和W等,其中最容易鈍化的金屬是Cr、Mo、Al、Ni、Fe。
不僅硝酸,其他強氧化劑如濃硫酸、氯酸、碘酸、重鉻酸鉀、高錳酸鉀等,都可以引起金屬的鈍化。
在個別情況下,少數金屬能在非氧化劑介質中鈍化。例如,鎂在HF中鈍化,鉬和鈮在HCl中鈍化。
一般地說,鈍化後的金屬,在改變外界鈍化條件後,仍能在相當程度上保持鈍化狀態。例如,鐵在濃硝酸中鈍化後,不僅在稀硝酸中保持穩定,而且在水、水蒸氣及其他介質中也能保持穩定。鈍化後的鐵不能從硝酸銅溶液中置換出銅。
有許多因素能夠破壞鈍化狀態,或者阻止金屬鈍態的生成。將溶液加熱或加入活性離子,如Cl-、Br-、 I-等和還原性氣體如氫(特別是在加熱時)都能使鈍態金屬活性化。
使金屬鈍化的方法,除了把金屬浸在濃酸里使它鈍化外,還可以把金屬作為電極(陽極),通過電流使它發生氧化。當電流密度增大到一定程度時,金屬就能被鈍化。
(2)鈍化的機理
現在大都認為,金屬的鈍化是由於金屬和介質作用,生成一層極薄的肉眼看不見的保護膜的結果。這層薄膜通常是氧和金屬的化合物。例如,在有些情況下,鐵氧化後生成結構較復雜的氧化物,其組成為Fe8O11。鈍化後的鐵跟沒有鈍化的鐵有不同的光電發射能力。經過測定,鐵在濃硝酸中的金屬氧化膜的厚度是3 nm~4 nm。這種薄膜將金屬表面和介質完全隔絕,從而使金屬變得穩定。
(3)鈍化的實際應用
鈍化能使金屬變得穩定。從本質上講,這是由於金屬表面上覆蓋了一層氧化膜,因而提高了金屬的抗蝕性能。
為了提高金屬的防護性能,可採用化學方法或電化學方法,使金屬表面覆蓋一層人工氧化膜。這種方法就是通常說的氧化處理或發藍。它在機械製造、儀器製造、武器、飛機及各種金屬日用品中,作為一種防護裝飾性覆蓋層而廣泛地被採用。
4.中國古代科學技術「四大發明」之一——火葯
我國的「四大發明」對我國和世界的經濟和科學文化的發展起了巨大的作用。
我國隋末唐初有個醫學家孫思邈,在他所著的《丹經內伏硫磺法》一書中,寫了使硫磺伏火的方法:取用硝石、硫磺各二兩研細,再加上三個炭化皂角子,這樣就能燒起焰火。這大概就是我國最早配製火葯的方子了。許多事實都證明,在唐朝(公元618—907年),我們的祖先已發明火葯了。
火葯常用於采礦、水利工程、修築鐵路、公路,也用於農田基本建設及軍事工業,還用來製造我們日常生活中喜聞樂見的焰火和鞭炮。
火葯在軍事上的應用最初是在宋初。馮義升、岳義方等人用火葯製成了火葯箭,並加上引線,點燃引線後,用弓射向敵陣,以燃燒攻擊敵方,這屬小型的火葯武器。大型的火葯武器當時叫火炮,是將火葯包做成便於發射的形狀,點燃引線後,由拋射機拋向敵方,其威力比火葯箭強。
火葯用做武器,最早的確實記載見於宋初曾公亮等編寫的一本軍事書《武經總要》(公元1044年),不僅寫了火葯箭的製法,還記下了當時的三種火葯配方。
北宋末年,人們創造了「霹靂炮」。公元1126年,金兵進攻開封時,李剛就下令用霹靂炮擊退金兵。隨後又出現鐵火炮。到元代已出現用銅和鐵鑄的筒式大炮,當時是威力最大的火葯武器,被尊稱為「銅將軍」。現保存在歷史博物館的最早的「銅將軍」是公元1332年造的,它是已發現的世界上最古老的銅炮。
早在唐朝,我國與阿拉伯、波斯等國家通過海上貿易,往來頻繁,硝石隨同醫葯及煉丹術由我國傳到外國。當時,埃及人把硝石叫做「中國雪」,波斯人把硝石稱為「中國鹽」,但他們僅知道用硝石來煉丹、治病和做玻璃。直至公元1225—1248年,我國的火葯才由商人傳入阿拉伯國家。歐洲人在13世紀後期通過翻譯阿拉伯人的書籍才知道了火葯。隨後,火葯武器也經阿拉伯國家而傳入歐洲。
5.硝酸工業製法的發展
硝酸的工業製法有三種。
第一種是早在17世紀就使用的硝石法。它是利用鈉硝石跟濃硫酸共熱而得硝酸。
NaNO3+H2SO4(濃)NaHSO4+HNO3↑
由於硝酸較易揮發,所以,反應產生的是硝酸蒸氣,經冷凝後即為液體。反應生成的酸式硫酸鹽,在高溫條件下可進一步與鈉硝石反應,生成硫酸正鹽和硝酸。但硝酸在高溫時會分解,所以硝石法一般控制在第一步反應。此法產量低,消耗硫酸多,又受到硝石產量的限制,已逐步被淘汰。
第二種是電弧法。它是利用電弧使空氣中的氮氣和氧氣直接化合而成NO。
N2(g)+O2(g)2NO(g)
這是可逆反應,而且這兩種單質互相化合時是吸熱的,因此高溫對於NO的生成有利。不過,即使在3 000 ℃,平衡混合物中也僅含有5%的一氧化氮。
工業上用強大的電源產生的電弧做加熱器,溫度可達4 000 ℃左右。當空氣流迅速通過電弧時,空氣受到強熱,於是就生成少量的一氧化氮。立刻將混合氣體冷卻到1 200 ℃以下,以後再進一步冷卻,混合氣體中的NO與O2化合而成NO2,最後用水吸收而成硝酸。因為電弧法耗費大量的電能,同時NO的產率低,當氨氧化法問世後,它也逐漸被淘汰了。
第三種是氨的催化氧化法。按生產流程和操作條件不同,可分為常壓法、加壓法和綜合法。這種方法成本低,產率高,消耗電能少。
常壓法是在常壓下進行的,加壓法是在加壓(600 kPa~900 kPa)下進行的。綜合法是既有常壓過程,又有加壓過程,氨的氧化在常壓下進行,一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收在加壓(600 kPa~900 kPa)下進行。
常壓法生產的硝酸中HNO3的質量分數較小,一般為47%~50%。它的生產設備所需的不銹鋼數量較多,但操作方便,鉑催化劑損失小,消耗電能較小。加壓法生產的硝酸中HNO3的質量分數較大,一般為58%~60%,可以節省吸收塔數目,因而所需不銹鋼數量較少,但操作復雜,消耗電能較大,鉑催化劑損失也較大。綜合法則兼有二者的優點。
6.合成硝酸
(1)氨和氧的反應與O2作用時,NH3被氧化成N2、N2O、NO,都是極完全的反應。由於催化劑(Pt-Rh)的選擇性,使主要產物為NO。NH3和O2在Pt-Rh網上停留時間為10-4 s,有98%~99%的NH3轉化為NO。若用Fe2O3或CoO或CoO(85%)和Al2O5(15%)作催化劑,NO的產率依次為89.9%、95.0%、96.0%。
4NH3+5O2=4NO+6H2O(g)
4NH3+3O2=2N2+6H2O(g)
氧化反應中NH3和O2的物質的量之比為1∶1.25,實際原料氣中含NH3量為10%~11%(體積分數),其中NH3和O2的物質的量之比為1∶(1.7~1.9)。(NH3和O2反應生成HNO3所需NH3和O2的物質的量之比為1∶2,所缺的O2,在NO2和H2O反應時加入)
7.硝酸鹽熱分解
溫度不很高時,硝酸鹽熱分解的產物主要有三種類型:按電極電位順序,鎂以前金屬硝酸鹽分解為亞硝酸鹽和氧,鎂和銅之間金屬硝酸鹽分解為氧化物、二氧化氮和氧,銅以後金屬硝酸鹽分解為金屬、二氧化氮和氧。
1.硝酸鋰(鋰比鎂活潑)熱分解生成氧化鋰
2LiNO3=Li2O+2NO2+O2
鈉、鉀硝酸鹽在高溫(1 100 ℃)下分解為氧化物
2MNO3=M2O+N2+O2(M=Na、K)
NaNO3、KNO3分解溫度分別為>255 ℃、>340 ℃,NaNO2、KNO2分解溫度分別為>320 ℃、>350 ℃。
2.硝酸亞鐵熱分解生成氧化鐵
2Fe(NO3)2=Fe2O3+4NO2+O2
與此類似的是Mn(NO3)2、Sn(NO3)2、Pb(NO3)2,熱分解生成的氧化物依次為:Mn3O4、SnO2、Pb3O4。
(資料6、7由北京大學化學系嚴宣申教授提供)
用途 :
用於制化學葯品、橡膠凝固劑及紡織、印染、電鍍等。
甲酸是有機化工基礎原料之一,廣泛用於農葯、皮革、醫葯、橡膠、印染及化工原料等行業。酸是基本有機化工原料之一,廣泛用於農葯、皮革、染料、醫葯和橡膠等工業。 (1)醫葯工業:咖啡因、安乃近、氨基比林、氨茶鹼、可可鹼冰片、維生素B1、甲硝唑、甲苯咪唑。 (2) 農葯工業:粉銹寧、三唑酮、三環唑、三氨唑、三唑磷、多效唑、烯效唑、殺蟲醚、三氯殺蟎醇、寫嘌呤等。 (3) 化學工業:甲酸鈣、甲酸鈉、甲酸銨、甲酸鉀、甲酸乙酯、甲酸鋇、二甲基甲醯胺、甲醯胺、橡膠防老劑、季戊四醇、新戊二醇、環氧大豆油、環氧大豆油酸辛酯、特戊醯氯、脫漆劑、酚醛樹脂、酸洗鋼板等。 (4) 皮革工業:皮革的鞣製集、脫灰劑和中和劑。 (5) 橡膠工業:天然橡膠凝聚劑。 (6) 其它:還可以製造印染煤染劑,纖維和紙張的染色劑、處理劑、增塑劑、食品保鮮和動物飼料添加劑等。
實驗室 製取CO: 化學式: HCOOH(濃H2SO4催化)加熱=CO+H2O
強光手電筒是戶外必帶的裝備!
一是可以照明,二是在意外情況下發出求救信號
工業硝酸的用途及濃度如下:
1.作為硝酸鹽和硝酸酯的必需原料,硝酸被用來製取一系列硝酸鹽類氮肥,如硝酸銨、硝酸鉀等;也用來製取硝酸酯類或含硝基的炸葯。
2.由於硝酸同時具有氧化性和酸性,硝酸也被用來精煉金屬:即先把不純的金屬氧化成硝酸鹽,排除雜質後再還原。
3.將甘油放和濃硝酸、濃硫酸中,會生成硝化甘油。
4.硝化炸葯軍事上用得比較多的是2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。它是由甲苯與濃硝酸和濃硫酸反應製得的,是一種黃色片狀物,具有爆炸威力大、葯性穩定、吸濕性小等優點,常用做炮彈、手榴彈、地雷和魚雷等的炸葯,也可用於采礦等爆破作業。
對於稀硝酸, 一般我們認為濃稀之間的界線是6mol/L,市售普通試劑級硝酸濃度約為68%左右,而工業級濃硝酸濃度則為98%,通常發煙硝酸濃度約為98%。
這種環橋形,工廠里一般叫坡口,是起擾流作用的,一般在翅片式換熱器中常見,船用空調中當然也有。
硝酸的用途非常廣泛,在有機合成中進行硝化反應,制備硝酸銨(既是化肥,又是炸葯),硝酸在醫葯化工,化纖行業應用非常廣泛。是化工重要基礎原料三酸兩鹼之一(硝酸,硫酸,鹽酸,氫氧化鈉(火鹼),碳酸鈉(純鹼))。
利用氧化性可以取火
C. 一般工業品硝酸濃度是多少
硝酸的品種、生產和用途
工業硝酸濃度在50%-70%之間的為稀硝酸,在96%-98%之間的為濃硝酸。稀硝酸的生產是以氨為原料,分兩步完成。首先對氨進行接觸氧化,生成一氧化氮。再進一步氧化成二氧化氮,最後被氧吸收生成稀硝酸。硝酸與水混合,在濃度為68.4%時形成共沸混合物(共沸酸),故濃硝酸不能用簡單蒸餾製得。生產濃硝酸的方法有:
1、利用脫水劑萃取蒸餾稀硝酸。
2、在一定溫度和壓力下,先將二氧化氮製成液態四氧化二氮,再和氧、水直接反應。
3、蒸餾超共沸酸。硝酸是重要的化工原料,其產量僅次於硫酸。稀硝酸大部份用於制備硝酸銨、硝酸磷肥,濃硝酸主要用於製造火葯和硝化纖維。
D. 硝酸有什麼性質
主要有化學性質和物理性質
物理性質
1、純硝酸為無色透明液體,濃硝酸為淡黃色液體(溶有二氧化氮),正常情況下為無色透明液體,有窒息性刺激氣味。
2、濃硝酸含量為68%左右,易揮發,在空氣中產生白霧(與濃鹽酸相同),露光能產生二氧化氮,二氧化氮重新溶解在硝酸中,從而變成棕色。
3、有強酸性。對於稀硝酸, 一般我們認為濃稀之間的界線是6mol/L。
化學性質
1、不穩定性
濃硝酸不穩定,遇光或熱會分解而放出二氧化氮。
2、酯化反應(強酸性 )
硝酸可以與醇發生酯化反應生成對應的硝酸酯。
3、硝化反應
濃硝酸或發煙硝酸與脫水劑(濃硫酸、五氧化二磷)混合可作為硝化試劑對一些化合物引發硝化反應。
4、氧化還原反應
硝酸分子中氮元素為最高價態(+5)因此硝酸具有強氧化性,其還原產物因硝酸濃度的不同而有變化。
(4)合肥工業硝酸怎麼樣擴展閱讀
自然界中的硝酸主要由雷雨天生成的一氧化氮或微生物生命活動放出二氧化氮形成。
人類活動也產生氮氧化物,全世界人為污染源每年排出的氮氧化物大約為5300萬噸,這些氮氧化物也會形成硝酸。硝酸性質不穩定,因而無法在自然界長期存在,但硝酸的形成是氮循環的一環。
硝酸工業已經逐漸發展起來,這個工業減少了對環境的污染,合理地利用了資源,使我國的經濟不斷發展。