木炭能在濃硝酸中燃燒嗎？

文章編號：1005－6629(2007)05－0015－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

人教社新出版的高二化學18頁習題一第2題里有這樣一句話：“熱的濃硝酸能使紅熱的木炭燃燒”。可我們反復實驗，總做不出教材預示的實驗效果。后來經過仔細探索，反復實驗考證發現，這句話是基礎化學實驗里的一個失誤。

1木炭在硝酸中燃燒實驗的回顧

1.11950年由東北人民政府教育部編譯(前蘇聯)出版的高中化學第一冊88頁(第55圖)，炭在硝酸中燃燒有如下的一段文字和圖示。

“在加熱的硝酸中放入微熱的炭，則炭不但不熄滅，反而因硝酸中有著放出的氧，而使燃燒更加激烈，并顯得更加明亮?！?/p>

1.2 1957年由我國自行編寫的第一套高中化學第二冊24頁(圖13)，基本上沿用了前蘇聯教材中的這個實驗：

“把一塊紅熱的炭浸入熱的發煙硝酸里，炭的燃燒不但不停止，反倒燃燒得更加劇烈起來，這是因為炭遇到硝酸放出的氧氣而發生劇烈氧化的緣故。

4HNO₃=====2H₂O+4NO₂+↑＋O₂↑

C＋O₂=====CO₂↑

1.3 為了配合新中國出版的高中化學教材的推廣和使用，上海教育出版社約集了著名的化學教育專家金立藩、錢公達編著了《中學化學課堂實驗》一書，其中的中冊116頁有如下的一段實驗敘述：

“在試管里盛濃硝酸3毫升，直夾在鐵架臺上，用酒精燈在試管的底部加熱，將鉗子持木炭一小塊在火焰里燒紅后投進試管里，木炭就激烈地燃燒起來。”

從1.1-1.3，對實驗的細微末節都敘述得活靈活現，可以說實驗的圖示和對實驗的敘述都使實驗者對這個實驗充滿了信心。

1.4 值得注意的是，在文革后至今的近30年里，國內的高中化學教材已經多次修改，都沒有對炭在硝酸中燃燒有過任何的實驗敘述，而只留下如下的一句話：“硝酸還能使許多非金屬(如碳、硫、磷)及某些有機物(如松節油、鋸末等)氧化”。或者是更簡略地說了一句：“硝酸還能與許多非金屬及某些有機物發生氧化還原反應?！?/p>

1.5 筆者粗略考察了臺灣、日本的部份化學教材，涉及硝酸的氧化性都沒有具體到有“木炭在濃硝酸中燃燒”的文字敘述。

2炭在硝酸中燃燒實驗略考

我們在仔細回顧和查閱文獻資料的同時，曾多次作實驗驗證，都不曾產生有“炭不但不熄滅，反而燃燒得更加激烈，并顯得更加明亮”的現象，而恰恰是燃著(紅熱)的木炭放在熱的濃硝酸中會立即熄滅(當然要繼續反應，產生大量紅棕色NO₂氣體)。例如：

2.1把紅熱的木炭放入快沸騰(或剛好停止沸騰)的熱的濃HNO₃中，可以發現木炭浮在HNO₃的液面上，凡是跟酸液接觸的部分就立即熄滅，只有沒有跟酸液接觸的木炭表面，木炭還在發紅，瞬間一旦與酸液接觸也會馬上熄滅(更不會復燃)。

2.2 用玻璃絲在玻璃棒的一端綁上一小塊木炭，當把木炭燒紅迅速伸進沸騰的濃HNO₃液面下，木炭的火星立即熄滅。

因此，我們有理由說，紅熱的木炭與熱的濃硝酸接觸會發生劇烈反應，但絕不能繼續燃燒。

2.3 在有2ml～3ml濃HNO₃的試管中放進一小塊Cu片，幾秒后產生大量紅棕色NO₂，這時在試管中伸進一根帶火星的木條，木條立即復燃。這是因為NO₂被火星加熱分解生成的O₂使帶火星的木條重新燃燒所致。

2NO₂2NO+O₂

可見，所謂的木炭在硝酸中燃燒，應是木炭與濃HNO₃反應生成的NO₂熱分解生成的O₂與紅熱木炭反應的瞬間所表現出來的現象，而不能整體地說這是木炭在硝酸中燃燒。

3炭與硝酸反應的本質

我們把一塊木炭(不必加熱，更不必燃燒成紅熱)放入稍微加熱(不必煮沸)的濃HNO₃中，反應就會激烈發生，產生大量紅棕色NO₂。反應本質上是在HNO₃與C之間直接發生的，反應的表達式自然應該是：

△

4HNO₃+C====2H₂O+4NO₂↑+CO₂↑

通過上述實驗的探究，我們遠不能說我們在這里發現了什么真理，不過我們可以肯定地說，我們對“木炭在硝酸中燃燒”實驗的認識是更加接近真理了。