作业帮哥们我想知道什么是硝酸、他的用途是什么
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：化学作业 时间：2024/05/23 15:06:30
哥们我想知道什么是硝酸、他的用途是什么
第三节 硝酸
一、教学目的要求
使学生掌握硝酸的化学性质.
二、教材分析和教学建议
在初中曾经介绍过硝酸具有酸的通性,对于硝酸的氧化性只是简单提及.本节是在初中的基础上进一步介绍硝酸的一些性质.教材从硝酸与金属反应主要不生成氢气引入,介绍了硝酸的两种特性——氧化性和不稳定性.
硝酸的氧化性是全章的重点内容,也是教学的难点.教材在处理这部分内容时从实验入手,通过引导学生观察铜跟浓硝酸和稀硝酸反应时的不同现象,加深学生对硝酸氧化性的认识及对反应产物的记忆.并且,还从反应中氮元素的化合价变化和电子得失,来简单分析硝酸与金属发生的反应,使学生理解反应的实质,同时也复习了氧化还原反应的知识.
在介绍硝酸的不稳定性之后,教材解释了为什么浓硝酸有时呈黄色,使学生学会利用所学知识解释日常见到的现象,使知识学以致用.
本节教学重点：硝酸的氧化性.
本节教学难点：硝酸的氧化性.
教学建议如下：
1.可以与硫酸、盐酸进行比较,介绍硝酸的物理性质及化学性质.
2.硝酸的氧化性是本节的重点,也是难点.教学中可以先复习浓硫酸的氧化性,然后通过硝酸的实验,并与浓硫酸的反应比较,使学生认识硝酸的氧化性.
3.通过浓、稀硝酸与铜反应的实验现象,指导学生归纳两个反应的化学方程式,并分析归纳出：（1）金属与硝酸反应一般不产生氢气；（2）浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性；（3）金属与硝酸反应时主要是HNO3中+5价的N被还原成低价的N；一般来说稀硝酸的还原产物为NO,浓硝酸的还原产物是NO2.
4.关于硝酸与非金属的反应,教材只介绍了与碳反应的化学方程式,教学中不宜强化其他反应及扩展.
5?做有关硝酸的实验时,应强调安全,并结合硝酸的氧化性,让学生认识到注意安全的重要性.
三、演示实验说明和建议
〔实验1-7〕
做浓硝酸与铜反应的实验,可用“气室”法进行投影演示.方法是：在直径12 cm的培养皿中加一些水（水层高约0.5 cm）,将其放在预热好的投影仪载物台上,把直径6 cm的培养皿放在加水的培养皿中；向直径6 cm的培养皿中加一薄层浓硝酸,然后再放入一小块铜片,立即用直径10 cm的培养皿盖在上面以形成“气室”（如图1-6）.
可以看到,铜片与浓硝酸剧烈反应,铜片周围的溶液很快变成蓝色,同时产生气泡并推动铜片较快地移动,这时逐渐看到“气室”内产生红棕色气体,最后直径6 cm培养皿中的溶液全部变成蓝色.
图 1-6硝酸与铜反应的投影实验
四、部分习题参考答案
习题二：1. B 2. D 3. D 4. A 5. C
习题四：14 mol／L, 2.7 mol／L
五、资料
1.硝酸的浓度和氧化能力
当硝酸跟金属反应时,硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱.对于同一种还原剂来说,酸愈稀,被还原的程度愈大.例如,铜与浓硝酸的反应中,；而铜与稀硝酸的反应中,.
上述反应中当硝酸的浓度为8 mol／L以上时,还原的主要产物是NO2.这是因为硝酸越浓,氧化性越强,反应过程中生成的低价氮的化合物,在强的氧化气氛中不能存在,继续被氧化成高价的氮的化合物——NO2. 当硝酸较稀时,它的氧化性也较弱,氮的低价氧化物能够存在.所以主要产物是NO.
浓硝酸与金属反应时,最初可能生成NO,但由于硝酸浓度很大,使平衡强烈地向左移动,主要产物为NO2；当稀硝酸与金属反应时,由于硝酸浓度小,平衡向右移动,主要产物为NO.
因此,我们不能简单地就浓、稀硝酸的还原产物,来解释浓、稀硝酸氧化能力的强弱.
2.硝酸跟金属反应的一般规律
硝酸与金属的反应是相当复杂的.在这类氧化还原反应中,包括许多平行反应,因此,可以得到多种还原产物,而且在还原产物之间还进行氧化还原反应.
某些金属（如镁、锌）与小于2 mol／L的硝酸反应时,还会产生一定量的氢气.
硝酸的还原产物,除取决于硝酸的浓度、还原剂的还原能力外,还与反应温度和反应中间产物（HNO2、NO2）的催化作用有关,反应虽复杂,但硝酸跟金属的反应是有规律的.
（1）在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属如铜、汞、银等,跟浓硝酸反应时,主要得到NO2,跟稀硝酸反应时,主要得到NO.
（2）在常温下Fe、Co、Ni、Al等金属在浓硝酸中发生“钝化”,在金属表面覆盖一层致密的金属氧化物薄膜,阻止反应进一步发生.这些金属与稀硝酸作用主要生成N2O（有的认为是NO）,这是由于它们的还原性较强,能将硝酸还原成较低价的N2O.如与更稀的硝酸反应则生成氨（钴在同样条件下则生成氮气）.
（3）镁、锌等金属跟不同浓度的硝酸作用能得到氮的不同低价态的还原产物.例如：当硝酸中HNO3的质量分数为9%～33%（密度为1.05 g／cm3～1.20 g／cm3）时,反应按下式进行：
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+5H2O+N2O↑
若硝酸更稀,反应会生成氨,氨跟过量的硝酸进一步反应生成硝酸铵.
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
（4）Au、Pt、Ir、Rh等重金属跟浓、稀硝酸都不反应,因为它们特别稳定,不易被氧化.
（5）Sn、Sb、W、V等金属跟浓硝酸作用,生成金属氧化物,而不是硝酸盐（因为这些金属氧化物不溶于硝酸,反应不再继续发生）.
3.金属的钝化
（1）钝化现象
如果在室温时试验铁片在硝酸中的反应速率以及与硝酸浓度的关系,我们将会发现铁的反应速率最初是随硝酸浓度的增大而增大.当增大到一定程度时,它的反应速率迅速减小,继续增大硝酸的浓度时,它的反应速率更小,最后不再起反应,即铁变得“稳定”了,或者像一般所说的,铁发生“钝化”了.
不仅铁,其他一些金属也可以发生钝化.例如,Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb和W等,其中最容易钝化的金属是Cr、Mo、Al、Ni、Fe.
不仅硝酸,其他强氧化剂如浓硫酸、氯酸、碘酸、重铬酸钾、高锰酸钾等,都可以引起金属的钝化.
在个别情况下,少数金属能在非氧化剂介质中钝化.例如,镁在HF中钝化,钼和铌在HCl中钝化.
一般地说,钝化后的金属,在改变外界钝化条件后,仍能在相当程度上保持钝化状态.例如,铁在浓硝酸中钝化后,不仅在稀硝酸中保持稳定,而且在水、水蒸气及其他介质中也能保持稳定.钝化后的铁不能从硝酸铜溶液中置换出铜.
有许多因素能够破坏钝化状态,或者阻止金属钝态的生成.将溶液加热或加入活性离子,如Cl－、Br－、 I－等和还原性气体如氢（特别是在加热时）都能使钝态金属活性化.
使金属钝化的方法,除了把金属浸在浓酸里使它钝化外,还可以把金属作为电极（阳极）,通过电流使它发生氧化.当电流密度增大到一定程度时,金属就能被钝化.
（2）钝化的机理
现在大都认为,金属的钝化是由于金属和介质作用,生成一层极薄的肉眼看不见的保护膜的结果.这层薄膜通常是氧和金属的化合物.例如,在有些情况下,铁氧化后生成结构较复杂的氧化物,其组成为Fe8O11.钝化后的铁跟没有钝化的铁有不同的光电发射能力.经过测定,铁在浓硝酸中的金属氧化膜的厚度是3 nm～4 nm.这种薄膜将金属表面和介质完全隔绝,从而使金属变得稳定.
（3）钝化的实际应用
钝化能使金属变得稳定.从本质上讲,这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜,因而提高了金属的抗蚀性能.
为了提高金属的防护性能,可采用化学方法或电化学方法,使金属表面覆盖一层人工氧化膜.这种方法就是通常说的氧化处理或发蓝.它在机械制造、仪器制造、武器、飞机及各种金属日用品中,作为一种防护装饰性覆盖层而广泛地被采用.
4.中国古代科学技术“四大发明”之一——火药
我国的“四大发明”对我国和世界的经济和科学文化的发展起了巨大的作用.
我国隋末唐初有个医学家孙思邈,在他所著的《丹经内伏硫磺法》一书中,写了使硫磺伏火的方法：取用硝石、硫磺各二两研细,再加上三个炭化皂角子,这样就能烧起焰火.这大概就是我国最早配制火药的方子了.许多事实都证明,在唐朝（公元618—907年）,我们的祖先已发明火药了.
火药常用于采矿、水利工程、修筑铁路、公路,也用于农田基本建设及军事工业,还用来制造我们日常生活中喜闻乐见的焰火和鞭炮.
火药在军事上的应用最初是在宋初.冯义升、岳义方等人用火药制成了火药箭,并加上引线,点燃引线后,用弓射向敌阵,以燃烧攻击敌方,这属小型的火药武器.大型的火药武器当时叫火炮,是将火药包做成便于发射的形状,点燃引线后,由抛射机抛向敌方,其威力比火药箭强.
火药用做武器,最早的确实记载见于宋初曾公亮等编写的一本军事书《武经总要》（公元1044年）,不仅写了火药箭的制法,还记下了当时的三种火药配方.
北宋末年,人们创造了“霹雳炮”.公元1126年,金兵进攻开封时,李刚就下令用霹雳炮击退金兵.随后又出现铁火炮.到元代已出现用铜和铁铸的筒式大炮,当时是威力最大的火药武器,被尊称为“铜将军”.现保存在历史博物馆的最早的“铜将军”是公元1332年造的,它是已发现的世界上最古老的铜炮.
早在唐朝,我国与阿拉伯、波斯等国家通过海上贸易,往来频繁,硝石随同医药及炼丹术由我国传到外国.当时,埃及人把硝石叫做“中国雪”,波斯人把硝石称为“中国盐”,但他们仅知道用硝石来炼丹、治病和做玻璃.直至公元1225—1248年,我国的火药才由商人传入阿拉伯国家.欧洲人在13世纪后期通过翻译阿拉伯人的书籍才知道了火药.随后,火药武器也经阿拉伯国家而传入欧洲.
5.硝酸工业制法的发展
硝酸的工业制法有三种.
第一种是早在17世纪就使用的硝石法.它是利用钠硝石跟浓硫酸共热而得硝酸.
NaNO3+H2SO4（浓）NaHSO4+HNO3↑
由于硝酸较易挥发,所以,反应产生的是硝酸蒸气,经冷凝后即为液体.反应生成的酸式硫酸盐,在高温条件下可进一步与钠硝石反应,生成硫酸正盐和硝酸.但硝酸在高温时会分解,所以硝石法一般控制在第一步反应.此法产量低,消耗硫酸多,又受到硝石产量的限制,已逐步被淘汰.
第二种是电弧法.它是利用电弧使空气中的氮气和氧气直接化合而成NO.
N2（g）+O2（g）2NO（g）
这是可逆反应,而且这两种单质互相化合时是吸热的,因此高温对于NO的生成有利.不过,即使在3 000 ℃,平衡混合物中也仅含有5%的一氧化氮.
工业上用强大的电源产生的电弧做加热器,温度可达4 000 ℃左右.当空气流迅速通过电弧时,空气受到强热,于是就生成少量的一氧化氮.立刻将混合气体冷却到1 200 ℃以下,以后再进一步冷却,混合气体中的NO与O2化合而成NO2,最后用水吸收而成硝酸.因为电弧法耗费大量的电能,同时NO的产率低,当氨氧化法问世后,它也逐渐被淘汰了.
第三种是氨的催化氧化法.按生产流程和操作条件不同,可分为常压法、加压法和综合法.这种方法成本低,产率高,消耗电能少.
常压法是在常压下进行的,加压法是在加压（600 kPa～900 kPa）下进行的.综合法是既有常压过程,又有加压过程,氨的氧化在常压下进行,一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收在加压（600 kPa～900 kPa）下进行.
常压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较小,一般为47%～50%.它的生产设备所需的不锈钢数量较多,但操作方便,铂催化剂损失小,消耗电能较小.加压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较大,一般为58%～60%,可以节省吸收塔数目,因而所需不锈钢数量较少,但操作复杂,消耗电能较大,铂催化剂损失也较大.综合法则兼有二者的优点.
6.合成硝酸
（1）氨和氧的反应与O2作用时,NH3被氧化成N2、N2O、NO,都是极完全的反应.由于催化剂（Pt-Rh）的选择性,使主要产物为NO.NH3和O2在Pt-Rh网上停留时间为10-4 s,有98%～99%的NH3转化为NO.若用Fe2O3或CoO或CoO（85%）和Al2O5（15%）作催化剂,NO的产率依次为89.9%、95.0%、96.0%.
4NH3+5O2=4NO+6H2O（g）
4NH3+3O2=2N2+6H2O（g）
氧化反应中NH3和O2的物质的量之比为1∶1.25,实际原料气中含NH3量为10%～11%（体积分数）,其中NH3和O2的物质的量之比为1∶（1.7～1.9）.（NH3和O2反应生成HNO3所需NH3和O2的物质的量之比为1∶2,所缺的O2,在NO2和H2O反应时加入）
7.硝酸盐热分解
温度不很高时,硝酸盐热分解的产物主要有三种类型：按电极电位顺序,镁以前金属硝酸盐分解为亚硝酸盐和氧,镁和铜之间金属硝酸盐分解为氧化物、二氧化氮和氧,铜以后金属硝酸盐分解为金属、二氧化氮和氧.
1.硝酸锂（锂比镁活泼）热分解生成氧化锂
2LiNO3=Li2O＋2NO2＋O2
钠、钾硝酸盐在高温（1 100 ℃）下分解为氧化物
2MNO3=M2O＋N2＋O2（M=Na、K）
NaNO3、KNO3分解温度分别为＞255 ℃、＞340 ℃,NaNO2、KNO2分解温度分别为＞320 ℃、＞350 ℃.
2.硝酸亚铁热分解生成氧化铁
2Fe(NO3)2=Fe2O3＋4NO2＋O2
与此类似的是Mn(NO3)2、Sn(NO3)2、Pb(NO3)2,热分解生成的氧化物依次为：Mn3O4、SnO2、Pb3O4.
一、教学目的要求
使学生掌握硝酸的化学性质.
二、教材分析和教学建议
在初中曾经介绍过硝酸具有酸的通性,对于硝酸的氧化性只是简单提及.本节是在初中的基础上进一步介绍硝酸的一些性质.教材从硝酸与金属反应主要不生成氢气引入,介绍了硝酸的两种特性——氧化性和不稳定性.
硝酸的氧化性是全章的重点内容,也是教学的难点.教材在处理这部分内容时从实验入手,通过引导学生观察铜跟浓硝酸和稀硝酸反应时的不同现象,加深学生对硝酸氧化性的认识及对反应产物的记忆.并且,还从反应中氮元素的化合价变化和电子得失,来简单分析硝酸与金属发生的反应,使学生理解反应的实质,同时也复习了氧化还原反应的知识.
在介绍硝酸的不稳定性之后,教材解释了为什么浓硝酸有时呈黄色,使学生学会利用所学知识解释日常见到的现象,使知识学以致用.
本节教学重点：硝酸的氧化性.
本节教学难点：硝酸的氧化性.
教学建议如下：
1.可以与硫酸、盐酸进行比较,介绍硝酸的物理性质及化学性质.
2.硝酸的氧化性是本节的重点,也是难点.教学中可以先复习浓硫酸的氧化性,然后通过硝酸的实验,并与浓硫酸的反应比较,使学生认识硝酸的氧化性.
3.通过浓、稀硝酸与铜反应的实验现象,指导学生归纳两个反应的化学方程式,并分析归纳出：（1）金属与硝酸反应一般不产生氢气；（2）浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性；（3）金属与硝酸反应时主要是HNO3中+5价的N被还原成低价的N；一般来说稀硝酸的还原产物为NO,浓硝酸的还原产物是NO2.
4.关于硝酸与非金属的反应,教材只介绍了与碳反应的化学方程式,教学中不宜强化其他反应及扩展.
5?做有关硝酸的实验时,应强调安全,并结合硝酸的氧化性,让学生认识到注意安全的重要性.
三、演示实验说明和建议
〔实验1-7〕
做浓硝酸与铜反应的实验,可用“气室”法进行投影演示.方法是：在直径12 cm的培养皿中加一些水（水层高约0.5 cm）,将其放在预热好的投影仪载物台上,把直径6 cm的培养皿放在加水的培养皿中；向直径6 cm的培养皿中加一薄层浓硝酸,然后再放入一小块铜片,立即用直径10 cm的培养皿盖在上面以形成“气室”（如图1-6）.
可以看到,铜片与浓硝酸剧烈反应,铜片周围的溶液很快变成蓝色,同时产生气泡并推动铜片较快地移动,这时逐渐看到“气室”内产生红棕色气体,最后直径6 cm培养皿中的溶液全部变成蓝色.
图 1-6硝酸与铜反应的投影实验
四、部分习题参考答案
习题二：1. B 2. D 3. D 4. A 5. C
习题四：14 mol／L, 2.7 mol／L
五、资料
1.硝酸的浓度和氧化能力
当硝酸跟金属反应时,硝酸被还原的程度取决于酸的浓度和还原剂的强弱.对于同一种还原剂来说,酸愈稀,被还原的程度愈大.例如,铜与浓硝酸的反应中,；而铜与稀硝酸的反应中,.
上述反应中当硝酸的浓度为8 mol／L以上时,还原的主要产物是NO2.这是因为硝酸越浓,氧化性越强,反应过程中生成的低价氮的化合物,在强的氧化气氛中不能存在,继续被氧化成高价的氮的化合物——NO2. 当硝酸较稀时,它的氧化性也较弱,氮的低价氧化物能够存在.所以主要产物是NO.
浓硝酸与金属反应时,最初可能生成NO,但由于硝酸浓度很大,使平衡强烈地向左移动,主要产物为NO2；当稀硝酸与金属反应时,由于硝酸浓度小,平衡向右移动,主要产物为NO.
因此,我们不能简单地就浓、稀硝酸的还原产物,来解释浓、稀硝酸氧化能力的强弱.
2.硝酸跟金属反应的一般规律
硝酸与金属的反应是相当复杂的.在这类氧化还原反应中,包括许多平行反应,因此,可以得到多种还原产物,而且在还原产物之间还进行氧化还原反应.
某些金属（如镁、锌）与小于2 mol／L的硝酸反应时,还会产生一定量的氢气.
硝酸的还原产物,除取决于硝酸的浓度、还原剂的还原能力外,还与反应温度和反应中间产物（HNO2、NO2）的催化作用有关,反应虽复杂,但硝酸跟金属的反应是有规律的.
（1）在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属如铜、汞、银等,跟浓硝酸反应时,主要得到NO2,跟稀硝酸反应时,主要得到NO.
（2）在常温下Fe、Co、Ni、Al等金属在浓硝酸中发生“钝化”,在金属表面覆盖一层致密的金属氧化物薄膜,阻止反应进一步发生.这些金属与稀硝酸作用主要生成N2O（有的认为是NO）,这是由于它们的还原性较强,能将硝酸还原成较低价的N2O.如与更稀的硝酸反应则生成氨（钴在同样条件下则生成氮气）.
（3）镁、锌等金属跟不同浓度的硝酸作用能得到氮的不同低价态的还原产物.例如：当硝酸中HNO3的质量分数为9%～33%（密度为1.05 g／cm3～1.20 g／cm3）时,反应按下式进行：
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+5H2O+N2O↑
若硝酸更稀,反应会生成氨,氨跟过量的硝酸进一步反应生成硝酸铵.
4Zn+10HNO3=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
（4）Au、Pt、Ir、Rh等重金属跟浓、稀硝酸都不反应,因为它们特别稳定,不易被氧化.
（5）Sn、Sb、W、V等金属跟浓硝酸作用,生成金属氧化物,而不是硝酸盐（因为这些金属氧化物不溶于硝酸,反应不再继续发生）.
3.金属的钝化
（1）钝化现象
如果在室温时试验铁片在硝酸中的反应速率以及与硝酸浓度的关系,我们将会发现铁的反应速率最初是随硝酸浓度的增大而增大.当增大到一定程度时,它的反应速率迅速减小,继续增大硝酸的浓度时,它的反应速率更小,最后不再起反应,即铁变得“稳定”了,或者像一般所说的,铁发生“钝化”了.
不仅铁,其他一些金属也可以发生钝化.例如,Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb和W等,其中最容易钝化的金属是Cr、Mo、Al、Ni、Fe.
不仅硝酸,其他强氧化剂如浓硫酸、氯酸、碘酸、重铬酸钾、高锰酸钾等,都可以引起金属的钝化.
在个别情况下,少数金属能在非氧化剂介质中钝化.例如,镁在HF中钝化,钼和铌在HCl中钝化.
一般地说,钝化后的金属,在改变外界钝化条件后,仍能在相当程度上保持钝化状态.例如,铁在浓硝酸中钝化后,不仅在稀硝酸中保持稳定,而且在水、水蒸气及其他介质中也能保持稳定.钝化后的铁不能从硝酸铜溶液中置换出铜.
有许多因素能够破坏钝化状态,或者阻止金属钝态的生成.将溶液加热或加入活性离子,如Cl－、Br－、 I－等和还原性气体如氢（特别是在加热时）都能使钝态金属活性化.
使金属钝化的方法,除了把金属浸在浓酸里使它钝化外,还可以把金属作为电极（阳极）,通过电流使它发生氧化.当电流密度增大到一定程度时,金属就能被钝化.
（2）钝化的机理
现在大都认为,金属的钝化是由于金属和介质作用,生成一层极薄的肉眼看不见的保护膜的结果.这层薄膜通常是氧和金属的化合物.例如,在有些情况下,铁氧化后生成结构较复杂的氧化物,其组成为Fe8O11.钝化后的铁跟没有钝化的铁有不同的光电发射能力.经过测定,铁在浓硝酸中的金属氧化膜的厚度是3 nm～4 nm.这种薄膜将金属表面和介质完全隔绝,从而使金属变得稳定.
（3）钝化的实际应用
钝化能使金属变得稳定.从本质上讲,这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜,因而提高了金属的抗蚀性能.
为了提高金属的防护性能,可采用化学方法或电化学方法,使金属表面覆盖一层人工氧化膜.这种方法就是通常说的氧化处理或发蓝.它在机械制造、仪器制造、武器、飞机及各种金属日用品中,作为一种防护装饰性覆盖层而广泛地被采用.
4.中国古代科学技术“四大发明”之一——火药
我国的“四大发明”对我国和世界的经济和科学文化的发展起了巨大的作用.
我国隋末唐初有个医学家孙思邈,在他所著的《丹经内伏硫磺法》一书中,写了使硫磺伏火的方法：取用硝石、硫磺各二两研细,再加上三个炭化皂角子,这样就能烧起焰火.这大概就是我国最早配制火药的方子了.许多事实都证明,在唐朝（公元618—907年）,我们的祖先已发明火药了.
火药常用于采矿、水利工程、修筑铁路、公路,也用于农田基本建设及军事工业,还用来制造我们日常生活中喜闻乐见的焰火和鞭炮.
火药在军事上的应用最初是在宋初.冯义升、岳义方等人用火药制成了火药箭,并加上引线,点燃引线后,用弓射向敌阵,以燃烧攻击敌方,这属小型的火药武器.大型的火药武器当时叫火炮,是将火药包做成便于发射的形状,点燃引线后,由抛射机抛向敌方,其威力比火药箭强.
火药用做武器,最早的确实记载见于宋初曾公亮等编写的一本军事书《武经总要》（公元1044年）,不仅写了火药箭的制法,还记下了当时的三种火药配方.
北宋末年,人们创造了“霹雳炮”.公元1126年,金兵进攻开封时,李刚就下令用霹雳炮击退金兵.随后又出现铁火炮.到元代已出现用铜和铁铸的筒式大炮,当时是威力最大的火药武器,被尊称为“铜将军”.现保存在历史博物馆的最早的“铜将军”是公元1332年造的,它是已发现的世界上最古老的铜炮.
早在唐朝,我国与阿拉伯、波斯等国家通过海上贸易,往来频繁,硝石随同医药及炼丹术由我国传到外国.当时,埃及人把硝石叫做“中国雪”,波斯人把硝石称为“中国盐”,但他们仅知道用硝石来炼丹、治病和做玻璃.直至公元1225—1248年,我国的火药才由商人传入阿拉伯国家.欧洲人在13世纪后期通过翻译阿拉伯人的书籍才知道了火药.随后,火药武器也经阿拉伯国家而传入欧洲.
5.硝酸工业制法的发展
硝酸的工业制法有三种.
第一种是早在17世纪就使用的硝石法.它是利用钠硝石跟浓硫酸共热而得硝酸.
NaNO3+H2SO4（浓）NaHSO4+HNO3↑
由于硝酸较易挥发,所以,反应产生的是硝酸蒸气,经冷凝后即为液体.反应生成的酸式硫酸盐,在高温条件下可进一步与钠硝石反应,生成硫酸正盐和硝酸.但硝酸在高温时会分解,所以硝石法一般控制在第一步反应.此法产量低,消耗硫酸多,又受到硝石产量的限制,已逐步被淘汰.
第二种是电弧法.它是利用电弧使空气中的氮气和氧气直接化合而成NO.
N2（g）+O2（g）2NO（g）
这是可逆反应,而且这两种单质互相化合时是吸热的,因此高温对于NO的生成有利.不过,即使在3 000 ℃,平衡混合物中也仅含有5%的一氧化氮.
工业上用强大的电源产生的电弧做加热器,温度可达4 000 ℃左右.当空气流迅速通过电弧时,空气受到强热,于是就生成少量的一氧化氮.立刻将混合气体冷却到1 200 ℃以下,以后再进一步冷却,混合气体中的NO与O2化合而成NO2,最后用水吸收而成硝酸.因为电弧法耗费大量的电能,同时NO的产率低,当氨氧化法问世后,它也逐渐被淘汰了.
第三种是氨的催化氧化法.按生产流程和操作条件不同,可分为常压法、加压法和综合法.这种方法成本低,产率高,消耗电能少.
常压法是在常压下进行的,加压法是在加压（600 kPa～900 kPa）下进行的.综合法是既有常压过程,又有加压过程,氨的氧化在常压下进行,一氧化氮的氧化和二氧化氮的吸收在加压（600 kPa～900 kPa）下进行.
常压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较小,一般为47%～50%.它的生产设备所需的不锈钢数量较多,但操作方便,铂催化剂损失小,消耗电能较小.加压法生产的硝酸中HNO3的质量分数较大,一般为58%～60%,可以节省吸收塔数目,因而所需不锈钢数量较少,但操作复杂,消耗电能较大,铂催化剂损失也较大.综合法则兼有二者的优点.
6.合成硝酸
（1）氨和氧的反应与O2作用时,NH3被氧化成N2、N2O、NO,都是极完全的反应.由于催化剂（Pt-Rh）的选择性,使主要产物为NO.NH3和O2在Pt-Rh网上停留时间为10-4 s,有98%～99%的NH3转化为NO.若用Fe2O3或CoO或CoO（85%）和Al2O5（15%）作催化剂,NO的产率依次为89.9%、95.0%、96.0%.
4NH3+5O2=4NO+6H2O（g）
4NH3+3O2=2N2+6H2O（g）
氧化反应中NH3和O2的物质的量之比为1∶1.25,实际原料气中含NH3量为10%～11%（体积分数）,其中NH3和O2的物质的量之比为1∶（1.7～1.9）.（NH3和O2反应生成HNO3所需NH3和O2的物质的量之比为1∶2,所缺的O2,在NO2和H2O反应时加入）
7.硝酸盐热分解
温度不很高时,硝酸盐热分解的产物主要有三种类型：按电极电位顺序,镁以前金属硝酸盐分解为亚硝酸盐和氧,镁和铜之间金属硝酸盐分解为氧化物、二氧化氮和氧,铜以后金属硝酸盐分解为金属、二氧化氮和氧.
1.硝酸锂（锂比镁活泼）热分解生成氧化锂
2LiNO3=Li2O＋2NO2＋O2
钠、钾硝酸盐在高温（1 100 ℃）下分解为氧化物
2MNO3=M2O＋N2＋O2（M=Na、K）
NaNO3、KNO3分解温度分别为＞255 ℃、＞340 ℃,NaNO2、KNO2分解温度分别为＞320 ℃、＞350 ℃.
2.硝酸亚铁热分解生成氧化铁
2Fe(NO3)2=Fe2O3＋4NO2＋O2
与此类似的是Mn(NO3)2、Sn(NO3)2、Pb(NO3)2,热分解生成的氧化物依次为：Mn3O4、SnO2、Pb3O4.