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硝酸特殊现象讨论

 AiChemi 2020-05-03

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(1)浓硝酸与紫色石蕊试液作用时,会不会先变红后褪色呢?

通过实验研究发现室温下将紫色石蕊试液滴入稀硝酸中,溶液立即变为红色,微热之,无明显变化发生;而室温下将紫色石蕊试液滴入浓硝酸中,溶液的颜色会由红色变为橙色,最后变为黄绿色,并伴随有大量红棕色气体产生。
对此实验现象,可解释为浓硝浓硝酸与石蕊试液作用时,首先是H+起作用,发生酸色反应,使紫色石蕊试液变为红色。然后发生的是硝化反应,硝化反应放出大量的热,促使未反应完的浓硝酸分解,产生了红棕色的二氧化氮气体。稀硝酸与石蕊试液作用时,只能发生酸色反应,使紫色石蕊试液变为红色。
但是也有文献持相反观点:浓硝酸与紫色石蕊试液作用时,会先变红后褪色。认为浓硝酸与石蕊的褪色反应本质是发生了氧化还原反应,即石蕊被浓硝酸氧化。可参考赵秋玲等,《对硝酸与石蕊试液反应本质的质疑>的实证探索》一文。

(2)红热的木炭能在热的浓硝酸能燃烧吗?

把一条木炭的一端烧呈红热,迅速把红热的一端沉浸(没)在热的浓硝酸中,木炭不仅不能烧,而是立即熄灭,并产生大量红棕色NO2。无数次的实验证明,热的浓硝酸能跟木炭反应,但红热的木炭不能在浓硝酸(哪怕是热的)中燃烧。因此,我们有理由说,红热的木炭在热的浓硝酸中燃烧的实验是一个伪实验

(3)浓硝酸热分解的实验为什么难以做成功?

原来,试剂浓硝酸,按国家GBIT626-1989分析纯硝酸标准密度为1.41,含量硝酸在65 %-68 %,很接近硝酸恒沸液(69.2 %),加热煮沸时实际仅仅是把它变成了硝酸蒸气,因为远没有达到硝酸热分解的温度,所以观察不到硝酸分解。如果进行实验改进是可以观察到的。

(4)浓硝酸受到日光照射是不是易分解?

通过实验发现浓硝酸对日光是稳定的。现在很多化学试剂厂,生产的500 mL瓶装和2500 mL瓶装分析纯的试剂浓硝酸(标含硝酸 65%-68%)长期使用无色玻璃瓶分装、存储和销售,都不见浓硝酸有明显发黄和出现质量问题的情况发生。只当取用浓硝酸以后留下了较大的空间,才可以观察到容器空间变棕红,酸变微黄(溶有NO2)的现象。这说明,浓硝酸是不容易被日光光解的,只有当浓硝酸变成硝酸蒸气以后,才能观察到硝酸蒸气在吸收日光的能量以后发生光解现象。

(5)浓硝酸与稀硝酸还原产物解释

在8摩尔/升以上高浓度的硝酸中,还原的主要产物是NO2。这是因为硝酸越浓,其氧化能力越强,反应过程中生成的低价氮的化合物在强的氧化剂的存在下不能存在,继续被氧化成高价的氮的氧化物NO2。而在硝酸较稀时,它的氧化性也较弱,低价氧化物能存在,所以主要产物是NO,在硝酸溶液中存在以下的平衡:2NO2+H2O=2HNO3+NO浓硝酸与金属反应时,最初可能生成NO,但由于硝酸的浓度很大,使平衡向左移动,所以主要产物就是NO2;当硝酸浓度很稀的时候,平衡向右移动,主要产物就是NO了。

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