硝酸的性质互动演示

实验目的

认识硝酸的酸性、不稳定性和强氧化性,掌握相关反应方程式。

实验原理

硝酸是强酸,在水中完全电离。浓硝酸不稳定:4HNO₃ =光照或△= 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O,久置变黄是因为溶有 NO₂。硝酸有强氧化性:Cu + 4HNO₃(浓) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O;C + 4HNO₃(浓) =△= CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O。常温下铁、铝遇浓硝酸会钝化。

实验器材

• 浓硝酸、稀硝酸
• 指示剂(如紫色石蕊溶液)
• 铜片
• 铁片或铝片
• 木炭
• 棕色试剂瓶(保存硝酸)

实验步骤

1. 观察硝酸与指示剂的作用,体会其酸性。
2. 观察浓硝酸受热或见光时的变化,以及保存时为何用棕色瓶。
3. 观察铜与浓、稀硝酸反应的现象,比较产物。
4. 观察铁、铝与浓硝酸接触时的现象,理解钝化。
5. 观察浓硝酸与红热木炭的反应,写出方程式。

实验现象与结论

硝酸能使紫色石蕊溶液变红。浓硝酸分解产生红棕色气体,故需避光保存。铜与浓硝酸生成红棕色气体,与稀硝酸生成无色气体。常温下铁、铝在浓硝酸中表面形成致密氧化膜而钝化。结论:硝酸既有酸性,又有强氧化性,且不稳定。

注意事项

• 浓硝酸腐蚀性强,不得接触皮肤和衣物。
• 产生的氮氧化物有毒,实验应在通风处进行。

常见问题

浓硝酸为什么要保存在棕色瓶中?

浓硝酸见光或受热易分解,生成 NO₂、O₂ 和水,所以要避光、低温保存。

钝化是不是铁、铝不和浓硝酸反应?

不是。钝化是常温下铁、铝表面被氧化成致密氧化膜,阻止内部金属继续反应。