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亚硝酸( Nitrous acid ),是一种无机物,分子式为 HNO2,自由的亚硝酸不存在,只在冷的稀溶液内稳定,遇热即分解。亚硝酸是弱酸,溶液显无色。亚硝酸虽然很不稳定,但亚硝酸盐却比较稳定。亚硝酸多用强酸与可溶性亚硝酸盐作用而制得。亚硝酸氧化性较强,常常存在于水环境中,多以其盐类的形式污染水域。亚硝酸及其盐类被认为是致癌物。
理化性质
亚硝酸溶液的物理性质
外观与性状:无色液体。
气味:有刺激性气味。
亚硝酸分子量:47 [1]
化学性质
1、HNO2是弱酸,但酸性比醋酸略强:
HNO2↔ H++ NO2-
亚硝酸HNO2是不稳定的酸,只能存在于稀的水溶液中,临用前以NaNO2的冷稀溶液与H2SO4作用而制得:
NaNO2+ H2SO4= NaHSO4+ HNO2
亚硝酸是比醋酸稍强的弱酸,它的电离平衡常数为4.6x10-4。亚硝酸溶液遇微热即分解:
2HNO2= NO + NO2+ H2O
2、氧化性
亚硝酸及其盐中N原子具有中间氧化态+3,虽然它们既具有氧化性又具有还原性,但以氧化性为主,而且它的氧化能力在稀溶液时比NO3-离子还强,这一点可从它们在酸性溶液中的标准电极电势值看出:
酸性溶液中HNO2的ψθ值:
HNO2+ H++ e-↔ NO + H2O ψθ= +0.99V
酸性溶液中HNO3的ψθ值:
NO3-+ 4H++ 3e-↔ NO + 2H2O ψθ= +0.95V
在酸性溶液中,HNO2的ψθ值比HNO3的高,所以在稀溶液中NO2-可以将I-氧化成单质I2,而NO3-却不能氧化I-,这是NO2-与NO3-离子的重要区别之一。这个反应可用于鉴定NO2-离子。
2HNO2+ 2I-+ 2H+→ 2NO + I2+ 2H2O
3、还原性
虽然在酸性溶液中HNO2是个较强的氧化剂,但遇到比它氧化性更强的KMnO4,Cl2等强氧化剂时,它也可以表现出还原性,被氧化为硝酸盐:
5NO2-+ 2MnO4-+ 6H+→5NO3-+ 2Mn2++ 3H2O
NO2-+Cl2+ H2O → NO3-+ 2H++ 2Cl-
在碱性溶液中NO2-的还原性是主要的,空气中的氧就能把NO2-氧化成NO3-。
碱性溶液中NO2-和O2的ψθ值如下:
NO3-+ H2O + 2e-↔ NO2-+ 2OH- ψθ=+0.01V
NO2-+ H2O +e-↔ NO + 2OH- ψθ =-0.46V
O2+ 2H2O + 4e-↔ 4OH- ψθ =+0.401V
2NO2-+ O2→ 2NO3-
4、NO2-离子易生成配位化合物
在NO2-离子中,N原子和O原子上都有孤电子对,它们能分别与许多过渡金属离子生成配位键,形成配位化合物,例如[Co(NO2)4]3-和[Co(NO2)(NH3)5]2+等,它与K+离子生成黄色的K3[Co(NO2)6]沉
淀、此方法可用于鉴定K+离子的存在:
3K++ [Co(NO2)6]3-→ K3[Co(NO2)6]↓(黄色)
5、热稳定性
亚硝酸盐具有很高的热稳定性,可用金属在高温下还原硝酸盐的方法来制备亚硝酸盐:
Pb(粉) + NaNO3→ PbO + NaNO2
亚硝酸的盐类大多数是无色结晶,易溶于水,有毒。比亚硝酸稳定,在加热熔化时会分解。
亚硝酸盐除黄色的AgNO2不溶于水外,一般都易溶于水。亚硝酸盐有毒,是致癌物质。
亚硝酸盐是一种食品防腐剂,能防止食品腐败变质,具有显著的杀菌或抑菌效能,特别是在腌肉工业上得到广泛应用。
结构
在HNO2分子中,N原子采取sp2杂化,生成两个σ键、一个π键,还有一对孤电子对,NO2-离子为平面三角形结构,N的氧化数为+3。HNO2有两种结构:顺式和反式。一般来讲,反式结构比顺式结构稳定。
制备方法
通过亚硝酸盐与酸反应制备:
Ba(NO2)2+ H2SO4→ 2HNO2+ BaSO4
AgNO2+ HCl → HNO2+ AgCl↓
检验环节
亚硝酸根离子可在酸性介质中,通过和铁(II)反应产生棕色环加以定性检出[2] 。
Fe2+ + NO2- + 2H+ = Fe3+ +NO↑ + H2O
Fe2+ +SO42- + NO = [Fe(NO)]SO4
生成棕色的硫酸亚硝酰铁(I)(当酸为醋酸时会反应)
视频
亚硝酸盐的危害