中考前最后一个寒假(希望不要成为我人生中最后一个寒假)，也是准备爽一把。正好期末考的不错，有心情“自我实现”一下。

涉及危化，做好防护！！！

实验试剂：某进口高纯氮肥(KNO3)，KK(目测由不挥发酸混合，不含水，应该是磷酸硫酸混合)，小苏打，氢氧化钠。

实验器材：试管，烧杯，全玻蒸馏装置，电加热台。

反应原理：先用硝酸盐和浓硫酸反应，蒸馏出发烟硝酸，再制备NC。

前言：「为什么KK能代替98%浓硫酸去和硝酸盐反应蒸出硝酸？」

*以下内容均为个人揣度，缺乏实验验证，各位看看就好*

已知KK主要成分是硫酸，磷酸(?)，都是难挥发酸。沸点普遍高于100℃，纯磷酸甚至高于200℃，鉴于KK表现出的脱水性(纸张碳化)，推测其中不含水。

首先看向硫酸，磷酸(只考虑第一步电离)和硝酸的pKa （注：pKa=-lg Ka）

硫酸：pKa = -2.00，硝酸：pKa = -1.76，磷酸：pKa,1 = 2.15

故酸性：硫酸＞硝酸＞＞磷酸

再看向这个反应(把它看成可逆)：H2SO4(浓) + KNO3 →KHSO4 + HNO3↑

从电离常数看，硫酸比硝酸强。这貌似是强酸制弱酸？那么问题来了，为什么在体系中混有大量三元弱酸磷酸的情况下，HNO3的产率却可以突破70%呢？应该是高沸点酸制低沸点酸。

从平衡角度想，为什么稀硫酸无法和硝酸盐制硝酸？个人认为是反应产生的HNO3溶于水较少进入气相，生成物浓度居高不下。勉强用漏洞百出(其实该原理不太能用在这里，因为此反应有相变)的勒夏特列(逆反原理)解释，就是随着反应进行，产生的HNO3溶于水，浓度升高，而为了抵消生成物浓度升高，反应就必须向左。而浓硫酸就没有这个问题，因为HNO3可以顺利进入气相，反应物及时排走，这个反应的平衡常数K可以很大，反应较完全。回头看KK，没有水，HNO3可以顺利蒸出。磷酸虽然Ka小，但它沸点高。硫酸磷酸沸点高，尽管混合后沸点有所降低，但一定高于硝酸沸点。故HNO3不断升天而硫酸磷酸待在原地。使用Q-K关系解释(Q是浓度商)，因为生成物HNO3(g)进入气相，浓度小，而反应物硫酸磷酸(如果磷酸参加反应的话)浓度居高不下。导致Q＜K，反应正向进行。故个人认为该反应属于高沸点酸制低沸点酸。

第一步：制备发烟硝酸

H2SO4(浓) + KNO3 →KHSO4 + HNO3↑

Tb(HNO3) ：87℃

(加热符号打不出来)

①将KNO3重结晶后炒干

②称量100gKNO3，100gKK

③将KNO3加入蒸馏烧瓶，组装仪器后通冷凝水(下进上出)，倒入KK，温度计插入套管，开始加热。加热时控制盘面温度不超过300℃，当温度计示数逼近硝酸沸点(87℃)时开始收集馏分。1h后温度计示数开始上升时，停止收集，关火结束反应。

反应时可观察到烧瓶中液体沸腾，有红棕色气体冒出。用铝箔遮住冷凝管前，馏出物为黄色(HNO3分解产生NO2使硝酸变黄)。第二次制备时干脆用铝箔覆盖全装置，取得较好效果。

④测量产物体积30ml，质量45.4g，密度1.51g/ml，对照硝酸的密度——浓度表格可得浓度为99%，是不折不扣的发烟硝酸。在空气中猛烈发烟。产率71.4%，装入磨口棕色试剂瓶中备用。

反应后瓶底硫酸氢钾(可能还有磷酸二氢钾)的结晶挺难清理的

第二步：制备NC

此为酯化反应，通式：

R—OH + HONO2 → RONO2 + H2O

对于纤维素：

①准备冰浴池，试管插入池中。

②试管中依次加入10ml发烟硝酸，35mlKK(用以去除反应产生的水)，千万不要顺序弄反，要不然强酸喷溅二氧化氮弥漫可就不好玩了！！！

③待到试管内温度达到0℃左右时，加入一团脱脂棉塞到距试管底1cm位置，大小为刚刚能达到试管内径为宜。宁少不多，确保硝化完全。

④20分钟后倒出混酸，冰水洗涤制得的NC直至洗液呈中性。用滤纸吸干NC(本人不打算长期储存，当场点燃NC，故不做安定处理)

反应装置全貌：

质量好的NC燃速快无残留，没有酸雾。取小块制得的NC样品点燃，符合上述特征，实验成功。

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附：剪了个视频，因为B站没过审放在这里，各位看看就好，里面还有不同浓度硝酸和铜的反应。

lv_0_20250128231157.mp4 点击下载

至此完成