為什麼王水沒有硫酸，為什麼是鹽酸：硝酸=3:1，其他比例不可以嗎？

01-06

@goodspeedCheng的答案十分完備，但我還是寫兩句吧。廢話太多，可以不看，可以當做化學小科普~

一.引言與一些謠言的澄清

金作為最不活潑的金屬之一，無法溶於包括濃氧化性酸在內的各種酸（和鹼）。而當聽說尊貴的金能溶解於王水時，很多人認為王水是萬能的，雖然他們連王水是什麼都不知道，卻將王水奉為萬能，認為它是最強的酸（其實嚴格意義上它都不能算酸，因為是混合物），認為王水是萬能的。其實這種觀點是完全錯誤的。王水的酸性介於兩種組成成分——硝酸與鹽酸之間，雖然算是強酸，但並非最強，畢竟神馬氫碘氟銻高氯酸都可完虐這個渣渣。所以王水並非萬能，酸性更是不算太強。況且王水的腐蝕性也不算太強（當然照樣不能碰），氫氟酸笑而不語著呢~

其實，王水只是鹽硝混酸比例為1:3時一種混合溶液，當這個比例反過來時，也就是鹽酸比硝酸=1：3時，叫做逆王水，將鹽酸換位氫氟酸，得到的混合溶液叫做氟王水，同理還有溴王水，不過沒啥用哈~

二.電極電勢與氧化還原

大家都知道金是最不活潑的金屬之一，然而，為什麼呢？

首先我們知道，如果不鑽牛角尖，研究一些只有理論價值的化合物的話，金屬在化合物中只失去電子，呈現正價。（金屬呈負價的化合物有Na4Pb9為代表的化合物等，不做深入研討）

所以，金屬的活潑性與失去電子的能力息息相關，而科學家將失去電子的能力稱作還原性。還原性最強的金屬們位於整張周期表的IA族，成為鹼金屬，包括鋰鈉鉀銣銫鈁，而將這些金屬投入水中會因為它們的還原性而產生極為有趣的現象。而其中最活潑，還原性最強的則是左下角的銫（鈁具有放射性且不可收集，無討論意義）

那麼，我們就不可避免的需要接觸到電極電勢了。

首先，我們來看一個平衡。當金屬放入溶液中時，一方面金屬晶體中處於熱運動的金屬離子在極性水分子的作用下，離開金屬表面進入溶液。金屬性質愈活潑，這種趨勢就愈大；鈉放入水中會以極快的速率與水反應就是因為這個原因。另一方面溶液中的金屬離子，由於受到金屬表面電子的吸引，而在金屬表面沉積，溶液中金屬離子的濃度愈大，這種趨勢也愈大。在一定濃度的溶液中達到平衡後，在金屬和溶液兩相界面上形成了一個帶相反電荷的雙電層，雙電層的厚度雖然很小(約為10^-8厘米數量級), 但卻在金屬和溶液之間產生了電勢差。通常人們就把產生在金屬和鹽溶液之間的雙電層間的電勢差稱為金屬的電極電勢（electrode potential），並以此描述電極得失電子能力的相對強弱。電極電勢以符號E Mn+/ M表示, 單位為V(伏)。如鋅的電極電勢以E Zn2+/ Zn 表示, 銅的電極電勢以E Au3+/Au 表示

電極電勢的大小主要取決於電極的本性，並受溫度、介質和離子濃度等因素的影響。

而在整張周期表中，金很難失去電子形成離子或配離子，換句話說，金的還原性極其弱。這與金十分強大的電極電勢有關（維基上說是1.53V，度娘說是1.498，但我記得藍皮書上寫的是後者）而當金真的被氧化生成離子時，傾向於生成兩種化合價：+1與+3，其中+3居多，並以生成（金）配離子為主。

金強大的電極電勢遠遠大於任何濃度、溫度的硝酸能氧化的最大值，這樣再濃的硝酸也對黃金無能為力。同理，非氧化性的鹽酸當然也對黃金無能為力，但為什麼這兩種酸的混酸卻能夠溶解金，使其乖乖成為離子呢？

三.配位化合物

配合物，舊稱「絡合物」，由中心原子，配（位）體與外界組成，例如；硫酸四氨合銅（Ⅱ）分子式為〔Cu（NH3）4〕SO4 ——度娘百科

我們都知道共價鍵需要容納電子的軌道和組成共價鍵的電子。而當一個離子有軌道，而另外一個粒子（注意不是離子，這個粒子既可以是陰離子也可以是原子或者分子）有兩個（或多個）電子的時候，如果兩廂情願（學名」配合物的穩定係數高「），乾柴烈火的，對吧~就形成了一種特殊的共價鍵——配位鍵

其中，有軌道的離子，學名中心原子，是帶電的離子，它們給出空餘的軌道，如〔Cu（NH3）4〕SO4中的Cu2+。而有兩個（或多個）電子的粒子，學名配體，它們給出兩個或多個不定域電子，中心原子接受兩個或多個不定域電子，組成使二者結合的配位鍵。而氯離子（Cl-），由於搶了H的一個電子，正好擁有兩個電子，因而具有配位性。

講了這麼多廢話，貌似跑題萬里，現在回來啊~當金屬形成配位鍵的時候，它的電極電勢會降低，這就為王水溶金做好了鋪墊。

四.王水溶金的原理（終於到這了~）

鋪墊都已經做好了，現在開始正題。我們有了有配位性的氯離子，也有了強氧化性的硝酸，當金投入王水時，氯首先與接近金，試圖與之配位（並不是實際過程，可以這麼理解，下同），這時金一旦配位，電極電勢就會降低至硝酸可以氧化，然後硝酸上，將金氧化成AuCl4-。

當然這不是實際過程，而且差的很遠，但是可以這麼理解嘛~

題主可能聽說過沙裡淘金，其實這是氰化提金法（也有別的名），就是先利用重力分離出含金的混合物，將其投入氰化鈉或氰化鉀溶液中，這時氰根離子（CN-）擁有配位能力，生成配離子Au（CN）2-能將金的電極電勢降到更低，氧化起來更方便，媽媽再也不用擔心我的學習~然後再通過Zn置換出來金。

說點題外話：由於電極電勢數值各個地方都不一致，有的地方給的數據中，金即使被配位了，得到的數值顯示也比硝酸大，讓很多人疑惑。其實，標準電極電勢表上的數據都是在標準狀況下的數值（一般情況為pH=0的溶液）但實際上提高硝酸濃度，降低pH可以提高硝酸的電極電勢，使金依舊能夠溶解。其最低濃度可以代能斯特方程算一下，具體方法不做介紹~~

（完）

這麼長的答案都看完了，也請顧及一下我打了兩個小時字移步左上角給個贊同唄~~~

ps本人是一名高一學生，只是熱愛化學而已，並沒有太多才學，如果以上化學知識有誤，請溫柔地告訴我~~謝謝大家了~~賣個萌~~

參考資料：標準電極電勢表

配位化合物_百度百科

補充幾點：

1. 王水最初的產生來源於化學家試圖溶解金、鉑等貴金屬。由於這些貴金屬極難被氧化，所以單一的強氧化劑不能使它們溶解。但是，如果能夠以其他方式結合極少量的溶解的貴金屬，就可以使氧化作用源源不斷地進行。以簡單的化學方程式來表達：

$Au leftrightarrow Au^{3+}$

這是一個非常難向右進行的反應（為了保證答案容易被非化學專業看懂，這裡不作電極電勢計算）。但是化學反應沒有絕對，總有極少量 $Au^{3+}$ 生成。鹽酸中的氯離子能將這部分金離子結合（配離子，Complex Ion）：

$Au^{3+} + 4Cl^{-} ightarrow AuCl_{4}^{-}$

這樣，又會有新的 $Au^{3+}$ 生成。如此往複，即能溶解金這樣的貴金屬。

2. 在上述過程中，硝酸和鹽酸還會形成兩種氯化（亞）硝醯中間產物：

$NO_{2}Cl$ 和 $NOCl$

這使得氧化過程能夠更順利地進行。

3. 由上所述，鹽酸作為配位酸是必不可少的。而硫酸若混合稀釋，其氧化性會大大下降，已經不能作為強氧化劑使用。

配比條件　　一、兩種強酸。　　二、其中一種是配合性強的酸，保證大量的Cl-（Cl-一定的絡合性），F-雖然表現為更強的金屬配合性，但是HF在水中難以完全電離，難以保證大量F-的存在；Br-太容易被氧化，難以保證整個溶液強有力的氧化性。所以必須用鹽酸。　　三、另一種酸氧化性必須適中，要足夠強，但是不能太強，太強，把Cl-（氯離子）大量氧化了就喪失了第二個條件，而濃硝酸剛好是常見酸中滿足這個條件的。　　這兩種最常見的酸配伍可以說是天作之合。但是其實硝酸其實可以用別的酸代替，比如硒酸（H2SeO4），但是並不常見，但是卻和王水有一樣的效用，好處是還原產物（H2SeO3或者SeO2）不是氣體，不會造成氣體中毒，反應產物全部在溶液中。

---百度百科

首先，王水不是萬能的，比如不能溶解鋨。其主要用途是溶解金和鉑。鹽酸在這裡面作為絡合劑，硝酸作為氧化劑，原理前面已經有答主解釋很清楚了。按照反應方程式的比例來算，鹽酸和硝酸的物質的量之比是4:1（對於金），4-1/2：1（對於鉑）。鹽酸的市售濃度12M，硝酸的市售濃度是16M，但是為了讓溶液有足夠的氧化性，所以需要硝酸的量更多一些。

當然了，用過氧化氫代替硝酸也能溶解金。但是比較慢。

如果用氫氟酸代替鹽酸，會得到氟王水。用來溶解易於和氟配位的金屬比如說鈮和鉭。用溴素和硝酸混合可以用來分解金或者極難溶的硫化物礦石；用1:3的鹽酸和硝酸稱為逆王水，氧化性較王水強，也是用來分解硫化物。

王水可以用來溶解金和鉑之類的貴金屬，其中鹽酸提供的氯離子是起絡合作用的，和金生成了一種絡合物並在硝酸的作用下溶解，而硫酸只有氧化作用，因此沒有用硫酸。具體可參見維基http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8E%8B%E6%B0%B4，至於比例按照維基的說法還有逆王水也可以溶解金

王水的原理是這樣的：酸性條件下的硝酸根離子（NO3-）是一種非常強烈的氧化劑，它可以溶解極微量的金（Au），而鹽酸提供的氯離子（Cl-）則可以與溶液中的金離子（Au3+）反應，形成四氯合金離子（[AuCl4]-）（鉑是生成了六氯合鉑離子，對應氯鉑酸），使金離子在氯離子的配位作用下減少，降低了金離子的電勢，反應平衡移動，這樣金屬金就可以進一步被溶解了。其實硝酸根的氧化性並沒有增加，只是鹽酸提供的氯離子增強了金、鉑等金屬原子的還原性。

王水同時具有硝酸的氧化性和氯離子的強配位能力，因此可以溶解金、鉑等不活潑金屬。濃鹽酸的加入並不是增強了硝酸的氧化性，而是增強了金屬的還原能力。

配比條件

一、兩種強酸。　　二、其中一種是配合性強的酸，保證大量的Cl-（Cl-一定的絡合性），F-雖然表現為更強的金屬配合性，但是HF在水中難以完全電離，難以保證大量F-的存在；Br-太容易被氧化，難以保證整個溶液強有力的氧化性。所以必須用鹽酸。　　三、另一種酸氧化性必須適中，要足夠強，但是不能太強，太強，把Cl-（氯離子）大量氧化了就喪失了第二個條件，而濃硝酸剛好是常見酸中滿足這個條件的。　　這兩種最常見的酸配伍可以說是天作之合。但是其實硝酸其實可以用別的酸代替，比如硒酸（H2SeO4），但是並不常見，但是卻和王水有一樣的效用，好處是還原產物（H2SeO3或者SeO2）不是氣體，不會造成氣體中毒，反應產物全部在溶液中。

至於為什麼是1:3，應該是要保證王水自身的的穩定性，化學太長時間沒看了，方程式也不會配了，只能理解到這裡了

因為鹽酸是提供氯離子進行配位金屬離子，使之可以溶解並推動硝酸氧化金屬的反應進行。硫酸根不可以做到。比例上，鹽酸少了則配位效果不好，多了相當於影響了硝酸濃度，降低其氧化性。

因為硝酸根氧化性強還含有配位能力較強的氯離子可以溶解不活潑的金屬

朋友們那個知道鐵用那兩種酸最大的腐蝕

看到每個人都是答非所問：什麼是王水，作用是什麼，組分中的硝酸和鹽酸分別起到什麼作用。

完全沒有觸碰到題主的問題核心所在」為什麼鹽酸、硝酸其他比例不可以「

當然，我也不懂，可能是這樣的配比效果最好，但是，也有一種」反王水「，是鹽酸：硝酸=1:3，所以說，其實配比怎樣都可以，各有各的用途