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怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?

对于同一还原剂来说,硝酸越稀,被还原产物中氮的氧化数降低得越多,但绝不能认为氧化数改变越多则氧化性愈强,从而造成浓硝酸氧化性不及稀硝酸的错觉。实际上硝酸浓度越高,氧化性愈强。这可从以下几方面进行说明。

(1) 从HNO3与NO3结构的稳定性来看

硝酸分子是平面型结构,其中氮原子是sp2杂化的,它的3个 sp2杂化轨道与3个氧原子之间形成3个σ键,另外1个垂直于 sp2平面的p轨道中的1对电子和2个氧原子,p轨道中的单电子 形成1个三原子四电子的离域π键怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?,在下图中用虚线表示。

NO3为平面结构,每个O—N —O键角为120°, N原子采用 sp2杂化轨道与3个O原子形成3个σ键。N原子π轨道中的1 对π电子和3个O原子各提供1个成单电子,再加上外来的1个 电子形成六电子四中心的不定域大π键怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?。因此NO3比HNO3 稳定得多。在浓硝酸中,〔H〕、〔HNO3〕均比稀硝酸大,所以浓 硝酸氧化性比稀硝酸强。

怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?


(2) 从电极电位来看

从下面两个反应可以看出在酸性溶液中值明显增大。

怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?

由此可以说明硝酸浓度越大,〔H〕越大,氧化性越强。

(3) 从有关化学平衡来看

3NO2+H2O 怎样理解浓硝酸与稀硝酸氧化能力上的差异?2 HNO3+NO    ΔH=- 138 KJ/ mol-1

浓硝酸跟金属反应时,最初也可能生成NO,但由于硝酸浓度 大,氧化性强,把NO氧化成了 NO2,使平衡强烈地向左移动,主 要产物是NO2。当稀硝酸与余属反应时,由于硝酸浓度小,氧化 性较弱,不能进一步氧化生成NO,主要还原产物是NO。

浓硝酸氧化性远大于稀硝酸,还可以从下述实验得以证明:

(1) 稀硝酸与硫化物反应时,只能将S2-离子氧化成单质硫; 而浓硝酸与硫化物反应时,能将S2-离子进一步氧化成SO42 离子。

3 PbS + 8 HNO3(稀)=3 Pb(NO3)2 + 2 NO +3 S + 4H2O

PbS+8 HNO3(浓)=PbSO4 + 8 NO2 +4 H2O

(2) 稀硝酸只能把砷氧化成亚砷酸,而浓硝酸则能进一步把亚 砷酸氧化成砷酸。

As+HNO3(稀)+H2O=H3AsO3+NO

H3AsO3+2 HNO3 (浓)= H3AsO4 + 2 NO2 +H2O

(3) 稀硝酸只能将氢碘酸氧化成单质碘,浓硝酸则能把氢碘酸氧化成碘酸。

6 HI+2 HNO3(稀)=3 I2+2 NO +4 H2O

HI+6 HNO3(浓)=HIO3 + 6 NO2 +3 H2O

(责任编辑:化学自习室)
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