hno是什么

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硝酸是一种具有强氧化性、腐蚀性的强酸,属于一元无机强酸,是六大无机强酸之一,也是一种重要的化工原料,化学式为HNO3,其水溶液俗称硝镪水或氨氮水。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等;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。所属的危险符号是O(Oxidizing agent 氧化剂)与C(Corrosive 腐蚀品)[1]。硝酸的酸酐是五氧化二氮(N2O5)。

中文名

硝酸

外文名

Nitric acid

化学式

HNO3

分子量

63.01[2]

CAS登录号

7697-37-2

EINECS登录号

231-714-2

熔点

-42 ℃

沸点

122 ℃[2]

水溶性

易溶于水

密度

1.42g/cm3(质量分数为69.2%)

外观

纯硝酸为无色液体

闪点

无意义

应用

供制氮肥、王水、硝酸盐、硝化甘油

危险性符号

O(氧化剂),C(腐蚀品)

危险性描述

与硝酸蒸气接触有很大危险性

UN危险货物编号

81002 UN

属性

化学试剂,酸性腐蚀品

管制类型

腐蚀品,易制爆

稳定性

不稳定,遇光或热会分解

物理性质

纯硝酸为无色透明液体,浓硝酸为淡黄色液体(溶有二氧化氮),正常情况下为无色透明液体,有窒息性刺激气味。浓硝酸含量为68%左右,易挥发,在空气中产生白雾(与浓盐酸相同),是硝酸蒸汽(一般来说是浓硝酸分解出来的二氧化氮)与水蒸汽结合而形成的硝酸小液滴。露光能产生二氧化氮,二氧化氮重新溶解在硝酸中,从而变成棕色。有强酸性。能使羊毛织物和动物组织变成嫩黄色。能与乙醇、松节油、碳和其他有机物猛烈反应。能与水混溶。能与水形成共沸混合物。相对密度(d204)1.41,熔点-42℃(无水)[7] ,沸点120.5℃(68%)。对于稀硝酸, 一般我们认为浓稀之间的界线是6mol/L,市售普通试剂级硝酸浓度约为68%左右,而工业级浓硝酸浓度则为98%,通常发烟硝酸浓度约为98%。[8]

化学性质

不稳定性

浓硝酸不稳定,遇光或热会分解而放出二氧化氮,分解产生的二氧化氮溶于硝酸,从而使外观带有浅黄色[6] 。但稀硝酸相对稳定。

反应方程式:4HNO3=光照=4NO2↑+O2↑+2H2O

4HNO3=△=4NO2↑+O2↑+2H2O

酯化反应(强酸性[9] )

硝酸可以与醇发生酯化反应生成对应的硝酸酯,在机理上,硝酸参与的酯化反应过去被认为生成了碳正离子中间体,但许多文献将机理描述为费歇尔酯化 反应(Fischer esterification),即“酸脱羟基醇脱氢”与羧酸的酯化机理相同。[10]

硝酸在水溶液中能够完全电离,产生大量氢离子:

硝酸作为氮元素的最高价(+5)水化物,具有很强的酸性,一般情况下认为硝酸的水溶液是完全电离的。硝酸可以与醇发生酯化反应,如硝化甘油的制备。(实际上我们会使用浓硫酸,产生大量NO2),成本较低而且较容易处理,与其他更强的脱水剂,例如P4O10,也可以产生大量的硝酰阳离子,这是硝化反应能进行的本质。

硝酸的酯化反应被用来生产硝化纤维,方程式见下:

3nHNO3+ [C6H7O2(OH)3]n——→ [C6H7O2(O-NO2)3]n+ 3nH2O

硝化甘油的制作,方程式见下:

硝化反应

浓硝酸或发烟硝酸与脱水剂(浓硫酸、五氧化二磷)混合可作为硝化试剂对一些化合物引发硝化反应,硝化反应属于亲电取代反应(electrophilic substitution),反应中的亲电试剂为硝鎓离子,脱水剂有利于硝鎓离子的产生。[10]

最为常见的硝化反应是苯的硝化:

苯的硝化

这种反应常被利用来生产2,4,6—三硝基甲苯(即TNT),方程式:

硝化制三硝基甲苯

氧化还原反应

硝酸分子中氮元素为最高价态(+5)因此硝酸具有强氧化性,其还原产物因硝酸浓度的不同而有变化,从总体上说,硝酸浓度越高,平均每分子硝酸得到的电子数越少,浓硝酸的还原产物主要为二氧化氮,稀硝酸主要为一氧化氮,更稀的硝酸可以被还原为一氧化二氮、氮气、硝酸铵等,需要指出的是,上述只是优势产物,实际上随着反应的进行,硝酸浓度逐渐降低,所有还原产物都可能出现。[6]

硝酸有关电势图见下:(标况 E/V)[6]

HNO3—0.803→NO2—1.07→HNO2—0.983→NO—1.591→N2O—1.77→N2—0.27→NH4+

HNO3—0.957→NO

HNO3—1.11→N2O

HNO3—1.24→N2

HNO3—0.88→NH4+

典型反应[9]

浓硝酸:

稀硝酸:

很稀硝酸:

极稀硝酸:


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