左艷

摘 要：在學(xué)習(xí)濃硝酸性質(zhì)的過程中，鋁遇濃硝酸時(shí)會(huì)在表面生成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化，常常在教學(xué)中要提示學(xué)生，在鈍化實(shí)驗(yàn)中不能混進(jìn)氯化物。會(huì)發(fā)生氯離子效應(yīng)。那么，在濃硝酸溶液中如果加入了氯化鈉后，溶液會(huì)顯現(xiàn)黃色。針對(duì)濃硝酸遇氯化鈉后溶液會(huì)變黃的異?，F(xiàn)象本人進(jìn)行了分析和研究，經(jīng)過做過若干個(gè)實(shí)驗(yàn)后得出了，在一定條件下濃硝酸能氧化氯離子的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和若干教學(xué)啟示。

關(guān)鍵詞：濃硝酸 溶液變黃 氯化鈉 氯化亞硝酰

一、問題的提出

在常溫下，鋁遇濃硝酸時(shí)會(huì)在表面生成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化，從而阻止內(nèi)部金屬繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而NaCL等一些可溶性的鹽溶液，由于氯離子濃度高，數(shù)量多，離子體積小，能穿過金屬表面氧化膜（或稱鈍化膜）取代其中的氧原子，使具有保護(hù)作用的氧化膜變成可溶性的氯化物，活化金屬表面，促進(jìn)金屬在電解質(zhì)溶液中持續(xù)氧化，既通常所說的氯離子效應(yīng)。所以常常在教學(xué)中要提示學(xué)生，在鈍化實(shí)驗(yàn)中不能混進(jìn)氯化物。

由于十分強(qiáng)調(diào)鈍化實(shí)驗(yàn)中不能混進(jìn)氯化物，有的學(xué)生就反而對(duì)此有了疑問，便提出過這樣的問題，鋁遇濃硝酸時(shí)會(huì)在表面生成致密的氧化膜而發(fā)生鈍化，那么如果向此溶液中再加入NaCL溶液會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象哪？這是一個(gè)新的問題。以前，我們往往在教學(xué)中向?qū)W生提出此問題的注意而沒有真正的去探究一下真的去做一下會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象，忽略了對(duì)此問題的探究。針對(duì)這個(gè)問題，我們馬上做了如下的實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)來探索一下這個(gè)問題。

二、實(shí)驗(yàn)過程

1.室溫下，取一小片鋁，放入試管中，加入3毫升的濃硝酸，鋁片表面無明顯變化，溶液為無色（鈍化）；繼續(xù)加0.5毫升的飽和氯化鈉溶液，震蕩靜止，溶液中出現(xiàn)許多細(xì)小氣泡，溶液顏色變?yōu)辄S色，鋁片表面也逐漸附有少量氣泡，試管口有明顯的刺激性氣味并可使?jié)駶櫟腒I淀粉試劑變藍(lán)（檢驗(yàn)Cl2存在），溶液久置后最終加深為橙色。取上層橙色清液，加熱煮沸至溶液無色后冷卻，用氨水調(diào)至PH值為4～5，再加幾滴鋁試劑（金黃色素三羥酸銨）溶液顯粉紅色。若繼續(xù)加氨水至堿性后加熱，可看到有少量紅色絮狀沉淀生成（紅色是色素的顏色，為了現(xiàn)象明顯）。說明原反應(yīng)后的溶液中存在AL3+，但離子濃度較低。

為確定實(shí)驗(yàn)1硝酸溶液顏色改變是由于在CL-作用下鋁片與硝酸反應(yīng)生成的NO2溶解其中，或是濃硝酸遇到飽和氯化鈉溶液后其他因素可能導(dǎo)致的結(jié)果，我們補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn)2作為對(duì)照。

2.用試管取3ML濃硝酸，溶液無色，加0.5ML飽和氯化鈉溶液，震蕩靜止，溶液中出現(xiàn)許多細(xì)小氣泡，并逐漸顯淺黃色，久置后為橙紅色；試管口有明顯的刺激性氣味，用濕潤的KI試紙接近試管口即刻變藍(lán)。

從實(shí)驗(yàn)1中不難發(fā)現(xiàn)，鋁片遇濃硝酸鈍化后再加氯化鈉溶液，溶液中AL3+濃度不高，即CL-對(duì)鋁表面的鈍化膜的破壞作用不強(qiáng)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)2我們認(rèn)為實(shí)驗(yàn)1中溶液變黃的主要原因是濃硝酸與加入的氯化鈉發(fā)生了反應(yīng)。

3.取A、B、C、D、四只小試管各取2ML濃硝酸，然后向四只試管中分別滴加2滴濃鹽酸、濃硫酸、飽和硫酸鈉溶液和蒸餾水。震蕩靜止。最后發(fā)現(xiàn)，只有試管A中溶液變?yōu)辄S色，其他三只試管中溶液顏色無明顯變化。

因此，可以確定的是，Na+對(duì)濃硝酸的變黃沒有影響，CL-的加入是混合溶液變黃的根本原因。那么，難道是CL-對(duì)濃硝酸的分解有催化作用嗎？眾所周知，催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是保持不變的?；谶@樣的考量，我們又設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)4繼續(xù)探究。

4.取A、B、兩只試管分別加入2ML實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的橙紅色溶液。向A中滴加幾滴硝酸銀溶液，出現(xiàn)白色沉淀，溶液顏色略變淺。將試管B放在70度左右的水中進(jìn)行水浴加熱，開始時(shí)試管上方的氣體變?yōu)榧t棕色又逐漸褪去，溶液的橙紅色逐漸變淺，持續(xù)加熱一段時(shí)間后溶液最終變?yōu)闊o色。靜止冷卻，若再向該溶液中滴加硝酸銀溶液，并無白色沉淀生成。

通過水浴加熱，橙紅色溶液完全褪色，且無法檢測出CL-的存在，那是否是在酸性條件下CL-以HCL形式揮發(fā)完全了那？通過下面的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下推論：取一只試管加入2ML0.1MOL/L的稀鹽酸，放在80℃水浴中加入熱，即使持續(xù)加熱4個(gè)小時(shí)，當(dāng)?shù)渭酉跛徙y溶液時(shí)還是能看見有白色沉淀生成，說明仍然有CL-存在?？梢?，水浴加熱溶液后CL-消失的主要原因不應(yīng)歸結(jié)為氯化氫的揮發(fā)。因此，濃硝酸與氯化鈉溶液變黃的原因也不應(yīng)當(dāng)是CL-催化分解硝酸的原因。

5.室溫（11.3℃）下，取一只分流試管。在分流管上連接一個(gè)注射器，在管和注射器之間放上一個(gè)止水夾，用一個(gè)膠塞將試管口密封，安裝完儀器后，先檢查儀器的氣密性，再向試管中加入1g氯化鈉晶體及3ML濃硝酸。打開止水夾，一段時(shí)間后注射器內(nèi)即可收集到黃色氣體。若在注射器內(nèi)與先放一張濕潤的紅紙。紅紙很快褪色（Cl2的漂白性）。若取下注射器，吸取適量蒸餾水并震蕩，氣體顏色褪去，吸入氯氣又變成淺黃色；推出注射器內(nèi)液體，滴加石蕊試劑會(huì)變紅，滴加硝酸銀溶液會(huì)出現(xiàn)大量白色沉淀。

三、結(jié)論

綜上實(shí)驗(yàn)，我們有理由相信，濃硝酸會(huì)與CL-發(fā)生氧化還原反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)5對(duì)氣體生成實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)也證實(shí)了產(chǎn)物中有Cl2等的存在。所以，在進(jìn)行鈍化實(shí)驗(yàn)的過程中不能混入可溶性氯化物。探究到此，關(guān)于濃硝酸遇氯化鈉時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象的起因似乎已有定論，但學(xué)生們還意猶未盡，對(duì)這一結(jié)論仍心存疑慮，提出：既然濃硝酸能將CL-氧化成Cl2，為什么還要用濃硝酸與濃鹽酸混合來配制王水呢？

查閱文獻(xiàn)時(shí)，記載著這樣一段話“濃硝酸與濃鹽酸按1：3體積比混合的溶液叫王水，王水能溶解不能與硝酸作用的金屬，如，Au、Pt等，Au、Pt等能與王水作用，不僅是因?yàn)橥跛杏蠬NO3，而且還有Cl2、NOCl（氯化亞硝酰）等強(qiáng)氧化劑HNO3+3HCl= Cl2↑+ NOCl+2H2O…”

在資料中還查閱到，NOCl（氯化亞硝酰）是一種橙黃色氣體或深紅色液體，沸點(diǎn)-5.5℃，受熱易分解，遇水反應(yīng)生成亞硝酸、硝酸、一氧化氮和H Cl。

值得一提的是，本人在完成上述的實(shí)驗(yàn)后配置了少量王水，加深了學(xué)生對(duì)王水的認(rèn)識(shí)。值得提醒的是配制時(shí)不要在室內(nèi)（切記勿在教室），要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。向盛有9ML濃鹽酸的小燒杯中邊用玻璃棒攪拌邊緩慢滴加3ML的濃硝酸，燒杯壁微熱并會(huì)不停的冒出黃色刺激性氣味的氣體，讓人實(shí)在難以忍受。靜止，王水顏色還會(huì)逐漸加深為橙紅色。它極不穩(wěn)定，極易分解。因此，使用時(shí)應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配不可久存。

參考文獻(xiàn)

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