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    硝酸钯在溶解过程中出现的问题【对“硝酸”一节教学中几个问题的认识】

    时间:2019-02-07 03:22:58 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      文章编号:1005-6629(2009)03-0073-02中图分类号:G632.479文献标识码:B      1概念上,要分清有多种不同的浓HNO3
      
      不知大家是否注意到,高二化学教材(人教版)15页上的最后一段不到100个字的一段文字里,介绍了三种不同的浓硝酸。从它们的不同浓度的物理常数可知:
      第一种,无色的纯硝酸,即100%的无水硝酸:
      ρ=1.5027g・cm-3
      沸点=83℃
      c(HNO3)=23.55mol・L-1
      第二种,市售浓硝酸(硝酸沸恒溶液)
      ρ=1.42g・cm-3
      沸点=121.8℃
      c(HNO3)=15.59mol・L-1硝酸的质量分数浓度为69.2%
      第三种,溶有相当量NO2的发烟硝酸
      发烟硝酸没有固定的密度,ρ=1.48g・cm-3~1.52g・cm-3之间,硝酸的质量分数范围在86%~97.5%之间。
      实际上还有第四种硝酸,市售符合国标的GB/T626-1989的分析纯的市售浓硝酸,它的质量分数比硝酸恒沸液要低,约在65%~68%之间。
      以上四种硝酸,第一种实际上没有见过,第三种中学化学教学中实际上不用,真正常用的市售的浓硝酸是第四种。
      
      2对HNO3溶液的浓和稀普遍认为:
      
      c(HNO3)>12mol・L-1都称为浓HNO3,
      12mol・L-1~6mol・L-1为一般的稀HNO3,
      6mol・L-1~2mol・L-1为较稀的HNO3,
      c(HN3)≈1mol・L-1,是极稀HNO3。 质量分数为2~3%的HNO3。氧化性很弱,已无力氧化I-,不能使KI淀粉溶液变蓝。
      
      3关于浓HNO3的热分解实验
      
      高中化学第二册16页有这样一句话:浓硝酸见光或受热就会分解:
      4HNO3 2H2O+4NO2↑+O2↑
      怎样观察浓硝酸的热分解现象呢?就笔者的经验,如果实验方法设计不周,将很难显著地观察到浓HNO3受热分解的现象。原因是浓HNO3易挥发(沸点约121.8℃),在加热过程中,HNO3来不及分解便已挥发。我们实际观察到的将是挥发的HNO3蒸气与空气中的水蒸气结合形成的大量白色硝酸酸雾,而见不到硝酸的分解产物,即红棕色的NO2。
      实验1:在干燥的小烧瓶底堆放少量玻璃粉,先加热烧瓶中堆放玻璃粉的部位,再用长滴管伸进瓶内玻璃粉的上方,缓慢滴加2~3滴(不要过量!)浓HNO3,立即可以观察到浓HNO3在烧瓶中热分解生成红棕色的NO2气体充满整个烧瓶(图1)。
      
      本实验之所以用玻璃粉,是因为玻璃粉的熔点高,不具有还原性,加热玻璃粉,可以获得高温,有利于浓HNO3的热分解。所以当向高温的玻璃粉上滴入浓HNO3,HNO3就立即分解。
      进行上述实验时需注意,滴管中冷的浓HNO3不可滴到热的烧瓶壁上,否则,烧瓶遇到冷的液体会炸裂。
      
      4浓硝酸遇紫色石蕊试液的显色与褪色实验
      
      硝酸既具有酸性,又具有强氧化性。一种极为普遍的说法是:浓HNO3能使紫色石蕊试液先变红(显酸性),后褪色(显氧化性)。
      当我们在两支试管里各装2mL~3mL浓HNO3,分别滴入1~2滴紫色石蕊试液。一个静置,另一个试管振荡混匀,对比实验观察,即使放置一些时间,红色都仅略有减褪。说明浓硝酸在常温下使石蕊显色很快,褪色却非常缓慢。但是,当我们把实验作如下改进,情况就不同了。
      实验2:5个试管中都各注入3mL浓HNO3溶液(第四种),按下表所列滴入不同量的石蕊试液进行实验观察:
      
      实验3:取2mL浓HNO3(或体积比约为1∶1的稀HNO3)于试管里,加热至接近沸腾(不必沸腾!),滴加1~2滴紫色石蕊试液,可以在半分钟之内清晰地观察到紫色石蕊试液先变红后褪色的现象。
      据此,我们对浓HNO3与石蕊的显色(酸性)与褪色(氧化性)实验,有以下三点经验性的认识:
      第一,少量的石蕊(半滴)加入浓HNO3。静置,红色褪得慢;混合均匀,红色褪得快;
      第二,石蕊溶液遇热浓HNO3红色褪得快,遇冷的浓HNO3褪得慢;
      第三,加入的石蕊试液的量多时,会降低HNO3的浓度,降低HNO3的氧化能力,石蕊褪色慢或不褪色。
      注意,石蕊试液在浓HNO3中变红,经氧化最终溶液呈橙黄色(而不是无色)。
      
      5NO与O2的水合反应实验
      
      教材指出:
      2NO+O2=2NO2
      3NO2+H2O=2HNO3+NO
      当O2充分的情况下,NO与O2的水合反应可按下式进行:
      4NO+3O2+2H2O=4HNO3。
      实验4:如图2所示,在100mL烧瓶中收集满NO,关闭K。当用注射器向烧瓶中缓慢注入50mL O2,烧瓶中很快充满红棕色;打开K,烧瓶中形成喷泉(如图2),水位约上升至烧瓶体积的2/3,气体变为无色(2NO+O2=2NO2, 3NO2+H2O=2HNO3+NO);当再次注入25mL O2,无色气体又变为红棕色;再次打开K,水涌进烧瓶几乎充满整个烧瓶。可见,原有的NO和注入的O2,几乎全部消耗殆尽, NO与O2的消耗的量, 大体与下式反应相符合: 4NO+3O2+2H2O=4HNO3。
      
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