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为什么工业常用硝酸做氧化剂

发布时间:2022-07-25 09:48:15

⑴ 安息香氧化成二苯乙二酮时,还可用什么方法为什么工业生产选硝酸作为

名称:2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(Oxybenzone)
别名:紫外线吸收剂UV-9,二苯甲酮-3 ,BP-3,防晒剂2号
式:C14H12O3
量:228.24
性状:淡黄色结晶粉末易溶于乙醇、丙酮等机溶剂溶于水

1、用于塑料、化纤、油漆及石油制品特别适用于浅色透明制品
2、用于油漆各种塑料制品聚氯乙烯、聚酯、丙烯酸、树脂、聚苯乙烯浅色透明家具等特别效更良化妆品添加剂用量0.1-0.5%
3、二苯甲酮类紫外线吸收剂聚乙烯等 合塑料优良稳定剂用量0.5~1.5%亦用于油漆、颜料、涂料工业、精白腊及 用化妆品
4、种广谱紫外线吸收剂,具吸收率高、毒、致畸作用,光、热稳定性等优点,同吸收 UV-A UV-B ,美 FDA 批准Ⅰ类防晒剂,美欧洲使用频率较高,广泛用于防晒膏、霜、蜜、乳液、油等防晒化妆品,作由光敏性变色产品抗变色剂

⑵ 浓硝酸为什么是强氧化剂

因为浓硝酸中的氮元素是最高价态。
具有强烈氧化性的物质。
在标准电位顺序中的位置越靠后,标准电位值越正,在化学反应中越易获得电子,则这类物质(如分子、原子或离子)就是越强的氧化剂。
如三价钴盐、过硫酸盐、过氧化物、重铬酸钾、高锰酸钾、氧酸盐、浓硫酸等,都是强氧化剂。

⑶ 什么是硝酸、他的用途

第三节 硝酸

一、教学目的要求

使学生掌握硝酸的化学性质。

二、教材分析和教学建议

在初中曾经介绍过硝酸具有酸的通性,对于硝酸的氧化性只是简单提及。本节是在初中的基础上进一步介绍硝酸的一些性质。教材从硝酸与金属反应主要不生成氢气引入,介绍了硝酸的两种特性——氧化性和不稳定性。

硝酸的氧化性是全章的重点内容,也是教学的难点。教材在处理这部分内容时从实验入手,通过引导学生观察铜跟浓硝酸和稀硝酸反应时的不同现象,加深学生对硝酸氧化性的认识及对反应产物的记忆。并且,还从反应中氮元素的化合价变化和电子得失,来简单分析硝酸与金属发生的反应,使学生理解反应的实质,同时也复习了氧化还原反应的知识。

在介绍硝酸的不稳定性之后,教材解释了为什么浓硝酸有时呈黄色,使学生学会利用所学知识解释日常见到的现象,使知识学以致用。

本节教学重点:硝酸的氧化性。

本节教学难点:硝酸的氧化性。

教学建议如下:

1.可以与硫酸、盐酸进行比较,介绍硝酸的物理性质及化学性质。

2.硝酸的氧化性是本节的重点,也是难点。教学中可以先复习浓硫酸的氧化性,然后通过硝酸的实验,并与浓硫酸的反应比较,使学生认识硝酸的氧化性。

3.通过浓、稀硝酸与铜反应的实验现象,指导学生归纳两个反应的化学方程式,并分析归纳出:(1)金属与硝酸反应一般不产生氢气;(2)浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性;(3)金属与硝酸反应时主要是HNO3中+5价的N被还原成低价的N;一般来说稀硝酸的还原产物为NO,浓硝酸的还原产物是NO2。

4.关于硝酸与非金属的反应,教材只介绍了与碳反应的化学方程式,教学中不宜强化其他反应及扩展。

5�做有关硝酸的实验时,应强调安全,并结合硝酸的氧化性,让学生认识到注意安全的重要性。

三、演示实验说明和建议

〔实验1-7〕

做浓硝酸与铜反应的实验,可用“气室”法进行投影演示。方法是:在直径12 cm的培养皿中加一些水(水层高约0.5 cm),将其放在预热好的投影仪载物台上,把直径6 cm的培养皿放在加水的培养皿中;向直径6 cm的培养皿中加一薄层浓硝酸,然后再放入一小块铜片,立即用直径10 cm的培养皿盖在上面以形成“气室”(如图1-6)。

可以看到,铜片与浓硝酸剧烈反应,铜片周围的溶液很快变成蓝色,同时产生气泡并推动铜片较快地移动,这时逐渐看到“气室”内产生红棕色气体,最后直径6 cm培养皿中的溶液全部变成蓝色。

图 1-6硝酸与铜反应的投影实验

四、部分习题参考答案

习题二:1. B 2. D 3. D 4. A 5. C

习题四:14 mol/L, 2.7 mol/L

五、资料

1.硝酸的浓度和氧化能力

当硝酸跟金属反应时,硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱。对于同一种还原剂来说,酸愈稀,被还原的程度愈大。例如,铜与浓硝酸的反应中,;而铜与稀硝酸的反应中,。

上述反应中当硝酸的浓度为8 mol/L以上时,还原的主要产物是NO2。这是因为硝酸越浓,氧化性越强,反应过程中生成的低价氮的化合物,在强的氧化气氛中不能存在,继续被氧化成高价的氮的化合物——NO2。 当硝酸较稀时,它的氧化性也较弱,氮的低价氧化物能够存在。所以主要产物是NO。

浓硝酸与金属反应时,最初可能生成NO,但由于硝酸浓度很大,使平衡强烈地向左移动,主要产物为NO2;当稀硝酸与金属反应时,由于硝酸浓度小,平衡向右移动,主要产物为NO。

因此,我们不能简单地就浓、稀硝酸的还原产物,来解释浓、稀硝酸氧化能力的强弱。

2.硝酸跟金属反应的一般规律

硝酸与金属的反应是相当复杂的。在这类氧化还原反应中,包括许多平行反应,因此,可以得到多种还原产物,而且在还原产物之间还进行氧化还原反应。

某些金属(如镁、锌)与小于2 mol/L的硝酸反应时,还会产生一定量的氢气。

硝酸的还原产物,除取决于硝酸的浓度、还原剂的还原能力外,还与反应温度和反应中间产物(HNO2、NO2)的催化作用有关,反应虽复杂,但硝酸跟金属的反应是有规律的。

(1)在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属如铜、汞、银等,跟浓硝酸反应时,主要得到NO2,跟稀硝酸反应时,主要得到NO。

(2)在常温下Fe、Co、Ni、Al等金属在浓硝酸中发生“钝化”,在金属表面覆盖一层致密的金属氧化物薄膜,阻止反应进一步发生。这些金属与稀硝酸作用主要生成N2O(有的认为是NO),这是由于它们的还原性较强,能将硝酸还原成较低价的N2O。如与更稀的硝酸反应则生成氨(钴在同样条件下则生成氮气)。

(3)镁、锌等金属跟不同浓度的硝酸作用能得到氮的不同低价态的还原产物。例如:当硝酸中HNO3的质量分数为9%~33%(密度为1.05 g/cm3~1.20 g/cm3)时,反应按下式进行:

4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+5H2O+N2O↑

若硝酸更稀,反应会生成氨,氨跟过量的硝酸进一步反应生成硝酸铵。

4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O

(4)Au、Pt、Ir、Rh等重金属跟浓、稀硝酸都不反应,因为它们特别稳定,不易被氧化。

(5)Sn、Sb、W、V等金属跟浓硝酸作用,生成金属氧化物,而不是硝酸盐(因为这些金属氧化物不溶于硝酸,反应不再继续发生)。

3.金属的钝化

(1)钝化现象

如果在室温时试验铁片在硝酸中的反应速率以及与硝酸浓度的关系,我们将会发现铁的反应速率最初是随硝酸浓度的增大而增大。当增大到一定程度时,它的反应速率迅速减小,继续增大硝酸的浓度时,它的反应速率更小,最后不再起反应,即铁变得“稳定”了,或者像一般所说的,铁发生“钝化”了。

不仅铁,其他一些金属也可以发生钝化。例如,Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb和W等,其中最容易钝化的金属是Cr、Mo、Al、Ni、Fe。

不仅硝酸,其他强氧化剂如浓硫酸、氯酸、碘酸、重铬酸钾、高锰酸钾等,都可以引起金属的钝化。

在个别情况下,少数金属能在非氧化剂介质中钝化。例如,镁在HF中钝化,钼和铌在HCl中钝化。

一般地说,钝化后的金属,在改变外界钝化条件后,仍能在相当程度上保持钝化状态。例如,铁在浓硝酸中钝化后,不仅在稀硝酸中保持稳定,而且在水、水蒸气及其他介质中也能保持稳定。钝化后的铁不能从硝酸铜溶液中置换出铜。

有许多因素能够破坏钝化状态,或者阻止金属钝态的生成。将溶液加热或加入活性离子,如Cl-、Br-、 I-等和还原性气体如氢(特别是在加热时)都能使钝态金属活性化。

使金属钝化的方法,除了把金属浸在浓酸里使它钝化外,还可以把金属作为电极(阳极),通过电流使它发生氧化。当电流密度增大到一定程度时,金属就能被钝化。

(2)钝化的机理

现在大都认为,金属的钝化是由于金属和介质作用,生成一层极薄的肉眼看不见的保护膜的结果。这层薄膜通常是氧和金属的化合物。例如,在有些情况下,铁氧化后生成结构较复杂的氧化物,其组成为Fe8O11。钝化后的铁跟没有钝化的铁有不同的光电发射能力。经过测定,铁在浓硝酸中的金属氧化膜的厚度是3 nm~4 nm。这种薄膜将金属表面和介质完全隔绝,从而使金属变得稳定。

(3)钝化的实际应用

钝化能使金属变得稳定。从本质上讲,这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜,因而提高了金属的抗蚀性能。

为了提高金属的防护性能,可采用化学方法或电化学方法,使金属表面覆盖一层人工氧化膜。这种方法就是通常说的氧化处理或发蓝。它在机械制造、仪器制造、武器、飞机及各种金属日用品中,作为一种防护装饰性覆盖层而广泛地被采用。

4.中国古代科学技术“四大发明”之一——火药

我国的“四大发明”对我国和世界的经济和科学文化的发展起了巨大的作用。

我国隋末唐初有个医学家孙思邈,在他所着的《丹经内伏硫磺法》一书中,写了使硫磺伏火的方法:取用硝石、硫磺各二两研细,再加上三个炭化皂角子,这样就能烧起焰火。这大概就是我国最早配制火药的方子了。许多事实都证明,在唐朝(公元618—907年),我们的祖先已发明火药了。

火药常用于采矿、水利工程、修筑铁路、公路,也用于农田基本建设及军事工业,还用来制造我们日常生活中喜闻乐见的焰火和鞭炮。

火药在军事上的应用最初是在宋初。冯义升、岳义方等人用火药制成了火药箭,并加上引线,点燃引线后,用弓射向敌阵,以燃烧攻击敌方,这属小型的火药武器。大型的火药武器当时叫火炮,是将火药包做成便于发射的形状,点燃引线后,由抛射机抛向敌方,其威力比火药箭强。

火药用做武器,最早的确实记载见于宋初曾公亮等编写的一本军事书《武经总要》(公元1044年),不仅写了火药箭的制法,还记下了当时的三种火药配方。

北宋末年,人们创造了“霹雳炮”。公元1126年,金兵进攻开封时,李刚就下令用霹雳炮击退金兵。随后又出现铁火炮。到元代已出现用铜和铁铸的筒式大炮,当时是威力最大的火药武器,被尊称为“铜将军”。现保存在历史博物馆的最早的“铜将军”是公元1332年造的,它是已发现的世界上最古老的铜炮。

早在唐朝,我国与阿拉伯、波斯等国家通过海上贸易,往来频繁,硝石随同医药及炼丹术由我国传到外国。当时,埃及人把硝石叫做“中国雪”,波斯人把硝石称为“中国盐”,但他们仅知道用硝石来炼丹、治病和做玻璃。直至公元1225—1248年,我国的火药才由商人传入阿拉伯国家。欧洲人在13世纪后期通过翻译阿拉伯人的书籍才知道了火药。随后,火药武器也经阿拉伯国家而传入欧洲。

5.硝酸工业制法的发展

硝酸的工业制法有三种。

第一种是早在17世纪就使用的硝石法。它是利用钠硝石跟浓硫酸共热而得硝酸。

NaNO3+H2SO4(浓)NaHSO4+HNO3↑

由于硝酸较易挥发,所以,反应产生的是硝酸蒸气,经冷凝后即为液体。反应生成的酸式硫酸盐,在高温条件下可进一步与钠硝石反应,生成硫酸正盐和硝酸。但硝酸在高温时会分解,所以硝石法一般控制在第一步反应。此法产量低,消耗硫酸多,又受到硝石产量的限制,已逐步被淘汰。

第二种是电弧法。它是利用电弧使空气中的氮气和氧气直接化合而成NO。

N2(g)+O2(g)2NO(g)

这是可逆反应,而且这两种单质互相化合时是吸热的,因此高温对于NO的生成有利。不过,即使在3 000 ℃,平衡混合物中也仅含有5%的一氧化氮。

工业上用强大的电源产生的电弧做加热器,温度可达4 000 ℃左右。当空气流迅速通过电弧时,空气受到强热,于是就生成少量的一氧化氮。立刻将混合气体冷却到1 200 ℃以下,以后再进一步冷却,混合气体中的NO与O2化合而成NO2,最后用水吸收而成硝酸。因为电弧法耗费大量的电能,同时NO的产率低,当氨氧化法问世后,它也逐渐被淘汰了。

第三种是氨的催化氧化法。按生产流程和操作条件不同,可分为常压法、加压法和综合法。这种方法成本低,产率高,消耗电能少。

常压法是在常压下进行的,加压法是在加压(600 kPa~900 kPa)下进行的。综合法是既有常压过程,又有加压过程,氨的氧化在常压下进行,一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收在加压(600 kPa~900 kPa)下进行。

常压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较小,一般为47%~50%。它的生产设备所需的不锈钢数量较多,但操作方便,铂催化剂损失小,消耗电能较小。加压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较大,一般为58%~60%,可以节省吸收塔数目,因而所需不锈钢数量较少,但操作复杂,消耗电能较大,铂催化剂损失也较大。综合法则兼有二者的优点。

6.合成硝酸

(1)氨和氧的反应与O2作用时,NH3被氧化成N2、N2O、NO,都是极完全的反应。由于催化剂(Pt-Rh)的选择性,使主要产物为NO。NH3和O2在Pt-Rh网上停留时间为10-4 s,有98%~99%的NH3转化为NO。若用Fe2O3或CoO或CoO(85%)和Al2O5(15%)作催化剂,NO的产率依次为89.9%、95.0%、96.0%。

4NH3+5O2=4NO+6H2O(g)

4NH3+3O2=2N2+6H2O(g)

氧化反应中NH3和O2的物质的量之比为1∶1.25,实际原料气中含NH3量为10%~11%(体积分数),其中NH3和O2的物质的量之比为1∶(1.7~1.9)。(NH3和O2反应生成HNO3所需NH3和O2的物质的量之比为1∶2,所缺的O2,在NO2和H2O反应时加入)

7.硝酸盐热分解

温度不很高时,硝酸盐热分解的产物主要有三种类型:按电极电位顺序,镁以前金属硝酸盐分解为亚硝酸盐和氧,镁和铜之间金属硝酸盐分解为氧化物、二氧化氮和氧,铜以后金属硝酸盐分解为金属、二氧化氮和氧。

1.硝酸锂(锂比镁活泼)热分解生成氧化锂

2LiNO3=Li2O+2NO2+O2

钠、钾硝酸盐在高温(1 100 ℃)下分解为氧化物

2MNO3=M2O+N2+O2(M=Na、K)

NaNO3、KNO3分解温度分别为>255 ℃、>340 ℃,NaNO2、KNO2分解温度分别为>320 ℃、>350 ℃。

2.硝酸亚铁热分解生成氧化铁

2Fe(NO3)2=Fe2O3+4NO2+O2

与此类似的是Mn(NO3)2、Sn(NO3)2、Pb(NO3)2,热分解生成的氧化物依次为:Mn3O4、SnO2、Pb3O4。

⑷ 二苯乙二酮的制备中为什么工业生产选用硝酸作为氧化剂

名称:2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(Oxybenzone)
别名:紫外线吸收剂UV-9,二苯甲酮-3 ,BP-3,防晒剂2号
分子式:C14H12O3
分子量:228.24
性状:淡黄色结晶粉末,易溶于乙醇、丙酮等有机溶剂,不溶于水。

1、用于塑料、化纤、油漆及石油制品中,特别适用于浅色透明制品
2、可用于油漆和各种塑料制品,对聚氯乙烯、聚酯、丙烯酸、树脂、聚苯乙烯和浅色透明家具等特别有效,更是良好的化妆品添加剂。用量0.1-0.5%。
3、二苯甲酮类紫外线吸收剂,是聚乙烯等 合成塑料的优良稳定剂,用量为0.5~1.5%,亦可用于油漆、颜料、涂料工业、精白腊及 日用化妆品中。
4、是一种广谱紫外线吸收剂,具有吸收率高、无毒、无致畸作用,对光、热稳定性好等优点,它同时可以吸收 UV-A 和 UV-B ,是美国 FDA 批准的Ⅰ类防晒剂,在美国和欧洲使用频率较高,广泛用于防晒膏、霜、蜜、乳液、油等防晒化妆品中,也可作为由光敏性而变色的产品的抗变色剂

⑸ 硝酸的作用.....

1.用途极广的重要化工原料,主要用于制造硝酸铵、硝酸铵钙、硝酸磷肥、氮磷钾等复合肥料。有机工业用于制造四硝基甲烷、硝基己烷、l-硝基丙烷、2,4-二硝基苯氧乙醇等硝基化合物。染料工业用于对硝基苯甲醚、4,4’-二硝基二苯醚、对硝基苯酚、2,5-二氯硝基苯等染料中间体的合成。涂料工业用于制造硝基清漆和硝基瓷漆。医药工业用于制造硝基苯乙酮。硝酸作为氧化剂可氧化醇、苯胺及其他化学品。并已经用于火箭的推进剂。硝酸也是制造钙、铜、银、钴和锶等的硝酸盐的原料。
2.硝酸属于强氧化性酸,对大多数金属有腐蚀作用。硝酸用于清洗碳素钢、不锈钢、铜、黄铜、碳素钢不锈钢组成的设备,可除去水垢、铁锈,对
α-Fe2O3和磁性Fe3O4有良好的溶解力。
在生物法污水处理过程中,可用作微生物养分中的氮源等。此外,硝酸广泛用于化肥、化纤、医药、染料、橡胶等的制造,在国防工业、冶金工业、印染工业以及其他工业部门中,也是不可缺少的重要的分析化学试剂。
3.用作蚀刻剂及强酸性清洗腐蚀剂,可与冰醋酸、双氧水等配合使用。
4.用作分析试剂,如作溶剂,氧化剂。还用于有机合成,制取各类硝基化合物。
5.硝酸是最重要的基本化工原料之一,是一种用途极广的化工产品。在水处理领域,硝酸可用作碳素钢、不锈钢设备的清洗除锈剂,用在污水、废水的氧化还原处理过程中;在污水的生物法处理过程中,可用作微生物养分中的氮
(N)源等。

⑹ 为什么选择硝酸

硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸。硝酸易溶于水,常温下其溶液无色透明。其不同浓度水溶液性质有别,市售浓硝酸为恒沸混合物,质量分数为69.2%(约16mol/L),质量分数足够大(市售浓度为95%以上)的,称为发烟硝酸。硝酸易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,也可保存在磨砂外层塑料瓶中(不太建议),严禁与还原剂接触。硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等;在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。化学式是HNO3,浓硝酸与浓盐酸按体积比1:3混合可以制成具有强腐蚀性的王水。硝酸的酸酐是五氧化二氮(N2O5)。

⑺ 科学实验中用什么做氧化剂

常见的是氧气和氯气
而有的物质根据浓度不同氧化性大小也不同
浓硝酸与铜反应生成NO2
稀硝酸与铜反应生成NO
NO2中N+4 NO中n=1
说明浓硝酸的氧化性更强

工业生产硫酸时氧化剂就是O2
实验中Fe在O2中燃烧氧化剂就是O2
其他的也有~看什么反应而定的不是氧化剂就是O2
o2只是很多种里的常见一种

⑻ 硝酸,次氯酸钠,kmno4通常做氧化剂为什么

这个实际上说到一个化合价偏向问题,硝酸中的N元素、高锰酸钾中Mn都已经是最高价,只能降低,而次氯酸钠中,氯元素在负一价比较稳定,有降低的趋势,所以三者氧化性都很强

⑼ 27,为什么还有“做氧化剂的硝酸”不应该全参与反应吗

在硝酸参加的反应中,有的反应硝酸有两个作用,一个是氧化剂,另一个是酸。比如:稀硝酸和铜反应:
3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
8个硝酸分子中有2个是氧化剂,有6个起的是酸的作用,化合价没有变化。

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