高一下册化学 硝酸 逐字稿-2,319字
师:同学好,今天我们来学习硝酸的性质。首先了解一下人类发现和使用硝酸的历史。公元8世纪,阿拉伯炼金术师贾比尔·伊本·哈扬在干馏硝石时发现了硝,并制得了硝酸,这是人类关于硝酸的最早记录。1935年,在中国化学家侯德榜的领导下,建成了第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业——永利宁厂,也就是现在的南京化学工业公司。
工业上制取硝酸采用氨的催化氧化法,氨与氧气在催化剂和加热条件下生成一氧化氮,一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮,二氧化氮溶于水就得到了硝酸。
硝酸作为一种重要的化工原料,有哪些性质呢?先来看一则故事启示。这张图片是某水处理公司铝制浓硝酸储罐发生泄漏后的现场,我们可以看到,现场空气中弥漫着大量红棕色气体,消防队员全副武装,用大量水浇灌,还用大量石灰喷洒。铝制储罐储存浓硝酸,空气中弥漫的大量红棕色气体,消防员全副武装的防护,以及用大量水浇灌和撒石灰,这些都给我们学习硝酸的性质带来哪些启示呢?
我们先来看硝酸的物理性质。硝酸是一种无色、易挥发、具有刺激性气味的液体,沸点是83摄氏度,密度为1.42克每立方厘米,能与水以任意比互溶。这里的易挥发,在硝酸泄漏过程中,就体现为大量硝酸进入空气。我们通过一个实验验证硝酸的挥发性:在两个集气瓶中分别滴入少量浓硝酸和氨水,然后将滴有浓硝酸的集气瓶倒置在滴有氨气的集气瓶上,看看会出现什么现象。
生:集气瓶中出现了大量白烟。
师:非常好,这个白烟的产生,是因为硝酸挥发产生的硝酸蒸气遇到挥发出来的氨气,化合生成了硝酸铵固体小颗粒,由此说明硝酸是一种易挥发性的酸。而且硝酸浓度越高越容易挥发,98%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出硝酸而产生发烟现象,通常我们把这种硝酸称为发烟硝酸。我们日常使用或市面上售出的硝酸质量分数为69%,常含有少量二氧化氮而略显黄色。我们通过一个实验验证浓硝酸中黄色的产生原因:在一支试管中加入一定量硝酸,用橡胶塞密封,放置在光线强度较高的地方,三天后,我们可以看到试管中有少量红棕色气体,同时溶液颜色变黄,这说明硝酸在光照条件下会发生分解。其实硝酸在光照或加热条件下都会分解,产物是二氧化氮、水以及另外一种单质气体。利用氧化还原反应原理中化合价的升降来分析,氮元素从正五价变为产物中的正四价,化合价降低,整个过程必须有化合价升高,硝酸中只有氧元素的价态能从负二价升高,所以可以判断另外一种产物是氧气。由于硝酸的这种不稳定性,平常储存硝酸时,需要将其储存在低温避光处。
工业上运输硝酸常会用到铝制或铁质容器,是不是浓硝酸与铁、铝不发生反应,不会腐蚀它们呢?其实我们前面学过,浓硫酸遇到铝、铁会发生钝化。常温下,浓硝酸与浓硫酸性质相似,会使铁、铝表面形成致密的氧化膜而发生钝化,阻止进一步反应。所以工业生产和运输过程中,可以用铝、铁质容器贮运浓硝酸。