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硝酸是一种重要的无机强酸,分子式为HNO₃。它具有三个主要的化学性质:强酸性、强氧化性和不稳定性。其中,强氧化性是硝酸最重要和最特殊的化学性质,这使得硝酸在化学反应中表现出独特的行为。接下来我们将通过实验动画来详细了解这些性质。
硝酸是强酸,在水溶液中能够完全电离,产生氢离子和硝酸根离子。因此硝酸具有酸的所有通性。我们来看硝酸与氢氧化钠的中和反应实验。在滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中,溶液呈现红色。当我们逐滴加入硝酸时,可以观察到红色逐渐褪去,最终变为无色,这表明酸碱中和反应的完成。
硝酸最重要的化学性质是强氧化性。硝酸中氮元素处于最高价态+5价,因此具有强氧化性。我们来观察铜与浓硝酸的反应实验。将铜丝放入浓硝酸中,立即发生剧烈反应,产生大量红棕色的二氧化氮气体,同时溶液逐渐变为蓝色,这是因为铜被氧化成铜离子。这个反应充分展示了硝酸的强氧化性。
硝酸还有一个特殊的性质叫做钝化现象。常温下,浓硝酸能使铁、铝、铬等金属表面形成一层致密的氧化膜,这层氧化膜能够阻止内部金属继续与酸反应。我们来观察这个实验:首先将铁片放入浓硝酸中,表面迅速形成氧化膜发生钝化。然后将钝化后的铁片放入稀硫酸中,可以观察到几乎不发生反应,这证明了钝化膜的保护作用。
硝酸还具有不稳定性,在受热或光照条件下容易分解。我们来观察硝酸受热分解的实验。当加热浓硝酸时,硝酸分解产生红棕色的二氧化氮气体和无色的氧气,同时生成水。这就是为什么浓硝酸常常呈现黄色,因为其中溶解了分解产生的二氧化氮。因此硝酸需要保存在棕色瓶中避光保存。通过这些实验,我们全面了解了硝酸的三个重要化学性质。