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1、第期韩山师范学院学报NoZ0016ouralofHasaTarsCollgu年月001硝酸氧化性机理问题的探讨`谢育卿林作森(1〕汕头南海职中广东汕头000」韩山师范学院化生系广东潮州1041、非金属发生氧化还原反应的摘要碗酸跟金属历程是怎样进行的?该文就这一问题,3:在实脸的基础上进行了探讨认为其反应的始因都是由于HN0的不德定性产生NO而引,.:起的NO作为还原荆的电子传递体和氧原子给予体而起催化氧化作用关健词碗故孰化性机理::中图分类号062文献标识码A文章编号1007一683(2001)02一0059一101引言我们知道,硝酸是一种强氧化性酸,它既能跟金属反应,又能跟非金属反应.
2、要探:、,讨硝酸的氧化性机理也就是要解决下列三个问题一硝酸分子有什么结构特点这种结构特点与它的氧化性有何联系、?二硝酸被还原为较低氧化态的氮化物的原因是什么?也就是要回答硝酸被还原为较低氧化态氮化物的热力学原因.三、硝酸被还原的反应历程是怎样的.,.?也就是要研究硝酸是怎样进行氧化反应最后提出一些可以认同的结论2NO子离子和硝酸分子的结构NO了离子是平面型结构,N原子价电子层中一个“25电子激发到ZP轨道(即一个“,,。,ZP轨道为ZP)N原子以SP杂化轨道与三个氧原子形成三个键四个原子处于同一.,Z个平面此外氮原子的另一个P轨道和三个氧子P轨道中单电子形成一个垂直于SP7r,,,轨道平
3、面的四原子六电子的离域键武在NO矛离子中每一个LUNO键角为120NO..,键长为121Pm硝酸分子也是平面型结构由于H十离子的存在略微破坏了NO了离子的对称性,键角和键长发生了一些变化,有一个1214.N一O键长由原来的1Pm变为0Pm..120“、,键角由原来的变为1141160和130因此硝酸分子结构有对称性差的特点NO了离:子的结构和硝酸分子的结构如下图,,由于硝酸分子结构的不对称性也就是表现了硝酸分子不稳定见光或受热易分解.,的原因具体说来,含氧酸的氧化性强弱与其分子中的中心原子(R)有关和氧原子之,;;间的键合(R一0)强度键的数目有关也与其还原产物的结构和键的强度有关就硝.
4、:,,.,。作者简介谢育卿(1878一)女广东澄海人汕头南海职中教师韩山师范学院学报(自然科学版001年(硝a酸根离子的结构(助硝酸分子的结构图,,·一`,酸分子来说中心原子氮与氧原子之间形成的N一O键其平均键能为ZolkJmol比·o一`、s33okJ·o一’,其它含氧酸的P一O键能(34okJml)A一O键能(ml)低说明N一s,30的键合强度(即牢固性)比P一0和A一0等的键合强度低则HN0分子不稳定易,;另从硝酸的自由能高于氮的其它较低氧化态物质看即硝酸中N一0键的强度比分解Z`、:、、、Z、Z、Z、Z、ZZZ,其它还原产物(NOHNONONO矛NONHOHNNH犷HNO)弱故,
5、,,硝酸不稳定它在酸性溶液中与还原剂作用易被还原成较低氧化态物质而表现出强氧化性.再从无机含氧酸的氧化性与其标准生成能△G扩)的大小关系方面看,含氧酸的(,,标准生成自由能(△GF)数值愈正相应的含氧酸愈不稳定亦即该含氧酸的中心原子愈易接受还原剂的电子而使其,从而导致含氧酸的中心原子的氧化性愈强.R一0键断裂.·、、.:△G79glkJo一`Zss一s;△GHNO的扩=一ml远比HAO不HAO孟HPO的Z的数值大得多所,,NO:,以硝酸见光或受热就非常容易分解其分解产物除可作还原剂的催化剂之外也.因为兀,NO矛阴离子中大健砖易传递电子也有利于氧化还原反应的进行3硝酸跟金属反应的热力学原因
6、及历程利用标准电极电势可以判断一个反应发生的方向.根据这一原理,我们可以判断硝酸能否跟金属如铜、锌、铁等发生反应,首先我们来看硝酸与金属的反应.zZ.NO牙+ZH++eNO+HO卯=0soV一:z.NO矛+3H++ZeHNO+HO卯=094V一Z.NO矛+4H++3eNO+ZHO帕=096V—.+eZZZNO矛+loH+sNO+SHO帕=1llV—Z.+eZ24VZNO矛+12H+loN+6HO卯=1-.+e3+ZHZ073VNO矛+SH+6NHOHO帕=-zZ.ZNO矛+17H++14eNH梦+6HO训=084V一.NO矛+loH++seNH才+3HZO087V卯=一.CuZ+eu+Z
7、C叨,034V·’·se.···,/、,+/cu=080一o46VE~叫即:叭一咧灸54=oU··`Npc,+/。=0一94,o34一06ovE一咖;俪久一叫.···,o,+o34一062VE一两6;,一喇灸cju=,6一0第期谢育卿林作森:硝酸氧化性机理问题的探讨61。···,。,NZo,+/e11一034一077VE=、一叫cu=l呱···。o,NH3oH+“+/。二o73一034二039vE=甲`;一呱。···,2,+E=甲鲡
