题目

王水的用途

提问时间：2020-08-03

答案

王水
王水（aqua regia） 又称“王酸”,是一种腐蚀性非常强、冒黄色烟的液体,是一种硝酸(HNO3)和盐酸(HCl)组成的混合物,其中混合比例为1:3,还是少数几种能够溶解Au和Pt的物质.这也是它的名字的来源.不过塑料之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的金属如Ta不受王水腐蚀.王水被用在蚀刻工艺和一些分析过程中.王水很快就分解,因此必须在使用前直接制作.
历史
盐酸是于约800年左右波斯炼金术士札比尔·伊本·哈杨将食盐与矾（硫酸）混合到一起时发现的.他将盐酸与硝酸混合在一起发明了能够溶解金的王水.
盐酸是于约800年左右波斯炼金术士札比尔·伊本·哈杨在化学领域取得了很大的成就,因而获得了一个金制的荣誉章.但是他的国家这时面临外敌入侵,他也非常疼惜这份荣誉,情急之下他将这枚奖章融入了一种液体之中（也就是我们所说的王水）,待敌人走后,他又用一种反应将金提取出来,再重新打造成奖牌,从而用自己的智慧捍卫了这份荣誉!后来他情急之下造出的这种溶液就叫做王水.
原理
虽然王水的两个组成部分单一无法溶解金,但它们联合起来却可以溶解金,原理是这样的：硝酸是一种非常强烈的氧化剂,它可以溶解极微量的金,而盐酸则可以与溶液中的金离子反应,形成氯化金,使金离子离开溶液,这样硝酸就可以进一步溶解金了：
Au+NO3-+4H+→Au3+ + NO↑+2H2O
Au3+ +4Cl- →AuCl4-
王水及其氧化作用
王水是由1体积的浓硝酸和3体积的浓盐酸混合而成的（严格地说是在其混酸中HNO3和HCl的物质的量之比为1∶3）.王水的氧化能力极强,称之为酸中之王.一些不溶于硝酸的金属,如金、铂等都可以被王水溶解.尽管在配制王水时取用了两种浓酸,然而在其混合酸中,硝酸的浓度显然仅为原浓度的1/4（即已成为稀硝酸）.但为什么王水的氧化能力却比浓硝酸要强得多呢?这是因为在王水中存在如下反应：
HNO3 + 3HCl ==== 2H2O + Cl2 + NOCl
因而在王水中含有硝酸、氯分子和氯化亚硝酰等一系列强氧化剂,同时还有高浓度的氯离子.
王水的氧化能力比硝酸强,金和铂等惰性金属不溶于单独的浓硝酸,而能溶解于王水,其原因主要是在王水中的氯化亚硝酰（NOCl）等具有比浓硝酸更强的氧化能力,可使金和铂等惰性金属失去电子而被氧化：
Au + Cl2 + NOCl = AuCl3 + NO↑
3Pt + 4Cl2 + 4NOCl = 3PtCl4 + 4NO↑
同时高浓度的氯离子与其金属离子可形成稳定的络离子,如[AuCl4]－ 或 [Pt Cl6]2－：
AuCl3 + HCl = H[AuCl4]
PtCl4 +2HCl = H2[Pt Cl6]
从而使金或铂的标准电极电位减小,有利于反应向金属溶解的方向进行.总反应的化学方程式可表示为：
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[Pt Cl6] + 4NO↑+ 8H2O
由于金和铂能溶解于王水中,人们的金铂首饰（黄金或白金）在被首饰加工商加工清洗时,常会在不知不觉中被加工商用这种方法偷取,损害消费者的利益.
王水和诺贝尔奖牌的轶事
有两位科学家,劳厄和弗兰克,曾获得1914年和1925年的物理学奖,德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌,他们辗转来到丹麦,请求丹麦同行、1922年物理学奖得主玻尔帮忙保存.1940年,纳粹德国占领丹麦,受人之托的玻尔急得团团转.同在实验室工作的一位匈牙利化学家赫维西(1943年化学奖得主)帮他想了个好主意：将奖牌放入“王水”(盐酸与硝酸混合液)中,纯金奖牌便溶解了.玻尔于是将溶液瓶放在实验室架子上,来搜查的纳粹士兵果然没有发现这一秘密.战争结束后,溶液瓶里的黄金被还原后送到斯德哥尔摩,按当年的模子重新铸造,于1949年完璧归赵,当时弗兰克工作的美国芝加哥市还专门举行了一个隆重的奖牌归还仪式.