解放军文职招聘考试硝酸及其盐

 硝酸及其盐
①硝酸的制备方法
a 、氨催化氧化法
氨催化氧化法是目前主要的工业制造硝酸的方法。在 1273K 和铂网（ 90%Pt 、 10%Rh 合金网）为催化剂时，NH₃ 可以被空气中的 O₂ 氧化成NO ，NO 进一步与 O₂ 作用生成NO₂ ，NO₂ 被水吸收就成为硝酸。
用这个方法制得的硝酸溶液含 HNO₃ 约 50% ，若要得到更高浓度的酸，可在稀 HNO₃ 中加浓 H₂SO₄ 作为吸水剂，然后蒸馏。
b 、电弧法
让空气通过温度为 4273K 的电弧，然后将混合气体迅速冷却到 1473 K 以下，可以得到 NO 气体，进一步冷却，并使得 NO 与 O₂ 作用变成 NO₂ ，然后用水吸收制成硝酸。
在自然界里，雷电把空气里一部分 N₂ 和 O₂ 结合在一起，生成氮的氧化物被雨水吸收成硝酸而淋入土壤中，再和沙石土壤化合成硝酸盐或其它含氮化合物，经植物吸收而变成有机氮化合物——蛋白质等。这种过程与植物通过根瘤菌把空气中的氮固定为氮化合物的过程一起维持着氮素在自然界的循环。
c 、硝酸盐与浓硫酸作用法
在实验室中，用硝酸盐与浓硫酸在 393 - 423K 条件下反应来制备少量硝酸。
②硝酸分子的结构
在 HNO₃ 分子中， N 原子采取 sp² 杂化，形成三个σ键，三个 O 原子围绕 N 原子在同一平面上成三角形状。 N 原子π轨道上的一对电子和两个 O 原子的成单π电子形成一个垂直于 sp² 平面的三中心四电子的不定域π键 Π ₃ ⁴ ， N 原子的表观氧化数为 +5 。
在 NO₃^- 中，每个∠ ONO 键角是 120 °， N 原子仍是 sp² 杂化，除形成三个σ键外，还与三个 O 原子形成一个 Π ₄ ⁶ 键。
③硝酸的强氧化性
硝酸的强氧化性是由于：
① HNO₃ 中的 N 处于最高氧化态 +5 。
② HNO₃ 分子不稳定，受光照射时会分解放出 O₂ 和 NO₂ ：
4HNO₃ === 2H₂O + NO₂ ↑ + O₂ ↑
分解出的 NO ₂ 对反应有催化作用， HNO₃ 获得还原剂的电子，反应便被加速：
                           NO₂ + e^- → NO₂^-
                        NO₂^- + H + → HNO₂
                      HNO₂ + HNO₃ → H₂O + 2NO₂ ↑
除少数金属（金、铂、铱、铑、钌、钛、铌等）外， HNO 3 几乎可以氧化所有金属生成硝酸盐。（铁、铝、铬等与冷的浓 HNO 3 接触时会被钝化，所以现在一般用铝制容器来装盛浓HNO₃ 。）
稀 HNO₃ 也有较强的氧化能力，与浓 HNO₃ 不同之处在于稀 HNO₃ 的反应速度慢，氧化能力较弱，被氧化的物质不能达到最高氧化态，例如
8HNO₃ + 3Cu → 3 Cu(NO₃)₂ + 2NO ↑ + 4H₂O
浓 HNO₃ 作为氧化剂时，其还原产物多数为 NO₂ 。硝酸与金属反应，其还原产物中 N 的氧化数降低多少，主要取决于酸的浓度、金属的活泼性和反应的温度，反应复杂，往往同时生成多种还原产物。
非金属中除 Cl₂ 、 O₂ 、稀有气体外，都能被浓 HNO₃ 氧化成氧化物或含氧酸，例如：
                       2HNO₃ + S → H₂SO₄ + 2NO ↑
                       5HNO₃ + 3P + 3H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO ↑
有机物或碳能被浓 HNO₃ 氧化成 CO₂ ，有些有机物遇到浓 HNO₃ 甚至可以燃烧。浓 HNO₃ 与非金属作用时的还原产物往往是 NO 。
④硝酸盐的热不稳定性
硝酸盐的热稳定性不如亚硝酸盐，硝酸盐受热易分解，硝酸盐的热分解情况复杂：
a 、碱金属和碱土金属的无水硝酸盐热分解生成亚硝酸盐和放出 O₂ 气。
b 、电位顺序在 Mg 与 Cu 之间的金属元素的无水硝酸盐热分解时生成相应金属的氧化物 ( 电位顺序： K Na Mg Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au) 。
c 、硝酸盐的阳离子如果有氧化能力或还原能力时，它们的无水硝酸盐受热分解时，可能发生阴阳离子之间的氧化还原反应，例如：
                      2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ ↑ + O₂ ↑
                      NH₄NO₃ → N₂O ↑ + 2H₂O
d 、含有结晶水的硝酸盐受热分解时会发生水解反应，生成碱式盐。因为 HNO 3 是个易挥发性酸。
⑤硝酸根离子的鉴定
在试管中加入少许硝酸盐的稀溶液，再加入少许 Fe ²⁺ 的酸性溶液，然后沿试管壁加入浓硫酸，则在浓硫酸和试液的界面上可以形成一棕色环，此棕色环可证明 NO ₃ ^- 存在。
                  NO₃^- + 3Fe²⁺ + 4H⁺ → 3 Fe³⁺ + NO+ 2H₂O
                   Fe²⁺ + NO + SO₄^2- → [ Fe(NO)]SO₄ ( 棕色 )