硝酸

概览

硝酸（$\ce{HNO3}$）是氮的 +5 价含氧酸，具有酸的通性，但最突出的是强氧化性（由 +5 价 $\ce{N}$体现）。浓硝酸、稀硝酸与$\ce{Cu}$反应产物不同，常温下使$\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 钝化，受热或光照分解。硝酸的强氧化性与不稳定性是高考的重难点。

核心概念

• 物理性质：无色、易挥发、有刺激性气味的液体；浓硝酸因溶有 $\ce{NO2}$常呈黄色（久置）；"发烟硝酸"是浓度很高的硝酸（挥发出的$\ce{HNO3}$ 与空气中水蒸气形成白雾）。
• 保存：棕色试剂瓶，密封，避光、阴凉处（防止光照分解）。
• 工业制取：氨催化氧化法（$\ce{NH3 ->[O2] NO ->[O2] NO2 ->[H2O] HNO3}$）。

化学性质

1. 酸的通性

$$\ce{HNO3 -> H+ + NO3-}$$

• 与碱、碱性氧化物、盐反应（生成硝酸盐）。
• 注意：硝酸与金属反应一般不放出 $\ce{H2}$（因硝酸有强氧化性，即使稀硝酸也是如此）。

2. 强氧化性（核心）

硝酸中 +5 价 $\ce{N}$是强氧化剂，本身被还原为$\ce{NO2}$（浓）或 $\ce{NO}$（稀）。

（1）与铜反应（浓稀产物不同）

$$\ce{Cu + 4HNO3(浓) -> Cu(NO3)2 + 2NO2 ^ + 2H2O}$$

$$\ce{3Cu + 8HNO3(稀) -> 3Cu(NO3)2 + 2NO ^ + 4H2O}$$

浓度	还原产物	现象
浓硝酸	$\ce{NO2}$（红棕色）	剧烈反应，产生红棕色气体，溶液变蓝
稀硝酸	$\ce{NO}$（无色）	反应较缓，产生无色气体（遇空气变红棕色），溶液变蓝

规律

浓硝酸的氧化性强于稀硝酸，但其还原产物中氮的价态更高（$\ce{NO2}$ 中 +4 价）；稀硝酸氧化性较弱，氮被还原到更低价（$\ce{NO}$ 中 +2 价）。即："浓硝酸还原产物价态高，稀硝酸还原产物价态低"。

（2）常温钝化

• 常温下，浓硝酸与浓硫酸一样能使 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 表面形成致密氧化膜而钝化。
• 应用：常温下可用铝罐、铁罐盛装浓硝酸。
• 注意：加热时 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$仍能与浓硝酸剧烈反应；稀硝酸不能使$\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 钝化。

（3）与非金属反应

$$\ce{C + 4HNO3(浓) ->[Δ] CO2 ^ + 4NO2 ^ + 2H2O}$$

$$\ce{S + 6HNO3(浓) ->[Δ] H2SO4 + 6NO2 ^ + 2H2O}$$

（浓硝酸将非金属氧化到最高价。）

（4）与还原性化合物反应

• 与 $\ce{Fe^{2+}}$：$\ce{3Fe^{2+} + NO3^- + 4H+ -> 3Fe^{3+} + NO ^ + 2H2O}$（$\ce{Fe^{2+}}$被氧化为$\ce{Fe^{3+}}$）
• 与 $\ce{SO3^{2-}}$、$\ce{S^{2-}}$、$\ce{I^-}$等均能发生氧化还原反应（这也是检验$\ce{SO4^{2-}}$ 时慎用硝酸的原因，见 硫酸根离子的检验）。

3. 不稳定性

$$\ce{4HNO3 ->[光照或加热] 2H2O + 4NO2 ^ + O2 ^}$$

• 浓硝酸久置变黄，是因为分解生成的 $\ce{NO2}$ 溶于硝酸中。
• 保存于棕色瓶、避光、密封。

4. 硝酸盐的受热分解规律

硝酸盐受热都分解，产物因金属活动性不同而不同：

• $\ce{K}$、$\ce{Ca}$、$\ce{Na}$的硝酸盐（活泼金属）：分解生成亚硝酸盐 +$\ce{O2}$ $$\ce{2NaNO3 ->[Δ] 2NaNO2 + O2 ^}$$
• $\ce{Mg}$至$\ce{Cu}$的硝酸盐：分解生成金属氧化物 +$\ce{NO2}$+$\ce{O2}$ $$\ce{2Cu(NO3)2 ->[Δ] 2CuO + 4NO2 ^ + O2 ^}$$
• $\ce{Cu}$以后的硝酸盐（不活泼金属）：分解生成金属单质 +$\ce{NO2}$+$\ce{O2}$ $$\ce{2AgNO3 ->[Δ] 2Ag + 2NO2 ^ + O2 ^}$$

硝酸盐与检验

硝酸盐（如 $\ce{KNO3}$）在酸性环境中即表现出强氧化性（$\ce{NO3^- + H+}$ 组合相当于稀硝酸），可使还原性离子（$\ce{Fe^{2+}}$、$\ce{SO3^{2-}}$、$\ce{I^-}$ 等）被氧化。这是高考常考陷阱。

5. 王水

• 组成：浓盐酸 : 浓硝酸 = 3:1（体积比）。
• 性质：氧化能力极强，能溶解金、铂（单独的盐酸或硝酸都不能）。

典型例题

例题 1

题目：向 $100\ \mathrm{mL}$的$0.1\ \mathrm{mol/L}$ $\ce{CuSO4}$ 溶液中加入足量稀硝酸与适量铁粉，充分反应后铁有剩余。下列说法正确的是（　） A. 最终溶液呈蓝色 B. 铁与稀硝酸反应生成 $\ce{Fe^{2+}}$ C. 溶液中无 $\ce{Fe^{3+}}$ D. 产生的气体为 $\ce{NO2}$

分析：铁过量时，$\ce{Fe + 4HNO3(稀) -> Fe(NO3)3 + NO ^ + 2H2O}$生成的$\ce{Fe^{3+}}$又会与过量$\ce{Fe}$ 反应：$\ce{2Fe^{3+} + Fe -> 3Fe^{2+}}$，故最终溶液中铁以 $\ce{Fe^{2+}}$存在，无$\ce{Fe^{3+}}$。同时 $\ce{Fe}$会置换出$\ce{Cu}$（$\ce{Fe + Cu^{2+} -> Fe^{2+} + Cu}$），蓝色 $\ce{Cu^{2+}}$消失。稀硝酸还原产物是$\ce{NO}$，不是 $\ce{NO2}$。

解答：选 C（铁过量时最终溶液中无 $\ce{Fe^{3+}}$；且溶液不呈蓝色，气体为 $\ce{NO}$）。

点评：本题考查铁与稀硝酸反应的"过量问题"——铁过量时生成 $\ce{Fe^{2+}}$而非$\ce{Fe^{3+}}$，这是高考高频陷阱。同时要牢记稀硝酸的还原产物是 $\ce{NO}$。

例题 2

题目：下列关于硝酸的叙述正确的是（　） A. 浓硝酸与 $\ce{Cu}$反应生成$\ce{NO}$，稀硝酸与 $\ce{Cu}$反应生成$\ce{NO2}$ B. 常温下浓硝酸能使 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 钝化，故可用铁罐盛装 C. 浓硝酸久置变黄是因为生成了 $\ce{Fe^{3+}}$ D. 硝酸见光分解只生成 $\ce{NO2}$

分析：A 错误：浓硝酸还原产物是 $\ce{NO2}$，稀硝酸还原产物是 $\ce{NO}$。B 正确：常温浓硝酸使 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$钝化，可用铁罐、铝罐盛装。C 错误：浓硝酸久置变黄是分解生成的$\ce{NO2}$ 溶于硝酸所致。D 错误：$\ce{4HNO3 ->[光照] 2H2O + 4NO2 ^ + O2 ^}$，还生成 $\ce{O2}$。

解答：选 B。

点评：浓稀硝酸与 $\ce{Cu}$ 反应的产物区分、钝化、见光分解产物、久置变黄原因都是常考易错点，需逐一记牢。

易错提醒

WARNING

• 浓稀硝酸与 $\ce{Cu}$反应的还原产物不同：浓 →$\ce{NO2}$，稀 → $\ce{NO}$；但浓硝酸氧化性更强。
• 硝酸与金属反应不放 $\ce{H2}$，因为 $\ce{NO3^-}$的氧化性强于$\ce{H+}$。
• 常温钝化：浓硝酸、浓硫酸都能使 $\ce{Fe}$、$\ce{Al}$ 钝化（化学变化）；稀硝酸不能。
• 硝酸见光/受热分解：$\ce{4HNO3 ->[光照] 2H2O + 4NO2 + O2}$，久置变黄是因 $\ce{NO2}$ 溶解。
• 硝酸盐 + 酸性条件 = 稀硝酸：$\ce{NO3^-}$在$\ce{H+}$存在时具有强氧化性，可氧化$\ce{Fe^{2+}}$、$\ce{SO3^{2-}}$、$\ce{I^-}$ 等（检验硫酸根时用稀盐酸酸化即为了避开此干扰）。
• 铁与稀硝酸：铁过量生成 $\ce{Fe^{2+}}$，铁不足生成 $\ce{Fe^{3+}}$。
• 硝酸的酸酐是 $\ce{N2O5}$，不是 $\ce{NO2}$。

与其他知识关联

• 硝酸的强氧化性 → 与浓硫酸类比 → 浓硫酸
• 硝酸由 $\ce{NO2}$ 溶于水生成 → 氮气与氮的氧化物
• 工业制硝酸以氨为原料 → 氨与铵盐
• 检验 $\ce{SO4^{2-}}$ 时慎用硝酸的原因 → 硫酸根离子的检验
• $\ce{NO3^- + H+}$ 氧化还原性离子 → 常见离子的检验方法
• 本章总览 → 00-氮及其化合物总览

---

返回 00-氮及其化合物总览