为什么王水没有硫酸，且 盐酸：硝酸＝3：1？其他比例不可以吗？

王水，这名字听起来就带着一股神秘和威力，它能溶解连黄金这种“万王之王”都甘拜下风的金属，也难怪人们会对它为什么是“这个样子”感到好奇。你问得非常到位，为什么王水里没有硫酸，为什么是盐酸和硝酸3:1的比例，其他比例就不行了？这背后可不是随便调配的，而是有科学道理的。

首先，我们得捋清楚王水这“两把刷子”是怎么组合起来的。

为什么是盐酸和硝酸，而不是其他酸？

这个问题得从王水的功能说起——它能溶解不活泼金属，尤其是王水最擅长的对象是金和铂。要溶解这些家伙，需要的不仅仅是酸的腐蚀性，更需要一种特殊的“能力”。

硝酸（HNO₃）的“攻击力”： 硝酸，尤其是浓硝酸，它是一种强氧化剂。它的力量在于能够夺取其他物质的电子，简单来说，就是它能把金属原子给“氧化”了，让它们变成带正电的金属离子，这样它们才能被溶液带走。对于金这样的金属，它的氧化电位非常高，一般酸是拿它没办法的。硝酸虽然能对金有一定的氧化作用，但生成的金离子（Au³⁺）本身很不容易稳定存在，容易重新还原成金单质，所以单靠硝酸是无法彻底溶解金的。

盐酸（HCl）的“辅助力”和“稳定器”： 盐酸，虽然也是一种强酸，但它的氧化性相对较弱。它的主要作用是提供氯离子（Cl⁻）。当硝酸氧化了金原子，将其变成 Au³⁺ 之后，溶液中的大量氯离子就会立刻围上来，与金离子结合，形成稳定的四氯合金酸根离子（[AuCl₄]⁻）。这个过程就像是把一个不稳定的小孩立刻“抱”在怀里，不让它再变回去。这个稳定的络合离子的形成，极大地降低了金离子重新变成金单质的趋势，从而使得溶解过程能够持续进行，直到金被完全溶解。

那为什么不加硫酸？

你可能会想，硫酸也是强酸，而且是个狠角色，为什么它就被排除在王水之外了呢？原因也很实在：

1. 硫酸的氧化性相对较弱： 相比于浓硝酸，浓硫酸的氧化性要弱不少。虽然它在某些条件下也能氧化一些金属，但它无法像硝酸那样有效地氧化金这样的惰性金属，使其变成可溶性的离子。所以，它在提供“初始攻击力”上不如硝酸。
2. 硫酸根的络合能力不行： 即使硫酸能对金产生一些氧化作用，但它形成的硫酸根离子（SO₄²⁻）或者硫酸化物络合离子，与金离子的结合能力远不如氯离子那么强。这就意味着，即使金被氧化了，形成的“金离子”也更容易从硫酸根的“怀抱”中挣脱出来，重新变成稳定的金单质。所以，硫酸无法起到像盐酸那样“稳定化”金离子的关键作用。
3. 可能产生其他副反应： 在强酸和强氧化剂共存的体系中，引入硫酸可能会引发一些额外的、不希望发生的副反应，影响王水的纯粹性和效率。比如，在高温下，浓硫酸可能会发生脱水或其他分解反应。

为什么是盐酸：硝酸＝3：1这个比例？其他比例不可以吗？

这个3:1的比例可以说是王水配方的“黄金分割点”，是经过无数次实践和理论验证得出的最佳比例。我们来分析一下这个比例背后的科学逻辑：

保证硝酸的氧化能力： 硝酸是提供氧化性的关键。要有效地氧化金，需要有足够浓度的硝酸。
提供充足的氯离子： 盐酸是提供氯离子形成稳定络离子的关键。要形成大量的 [AuCl₄]⁻ 络离子，就需要充足的氯离子。
反应的协同性：
当盐酸和硝酸混合时，硝酸会氧化盐酸中的氯化氢，生成氯气（Cl₂）和一氧化氮（NO）。
化学方程式大致是： 3HCl + HNO₃ → Cl₂ + NO + 2H₂O
生成的氯气（Cl₂）同样具有很强的氧化性，它能和金反应，生成氯化金（AuCl₃）。
化学方程式： 2Au + 3Cl₂ → 2AuCl₃
而生成的一氧化氮（NO）在空气中会被氧化成二氧化氮（NO₂）。
关键在于，生成的氯气和硝酸共同作用，才能形成能够溶解金的有效“体系”。同时，氯气和硝酸氧化生成的产物，会在溶液中生成大量的氯离子，这些氯离子就能和被氧化的金离子结合，形成稳定的 [AuCl₄]⁻。
3:1的比例可以确保在反应过程中，同时产生足够的氯气作为氧化剂，并且有大量的氯离子存在，能够及时地与被氧化的金离子形成稳定的四氯合金酸根离子。

如果比例不对，会怎样？

硝酸比例太高（比如超过3:1）：
多余的硝酸会作为强氧化剂，但如果没有足够多的氯离子来“稳定化”被氧化的金离子，溶解效率会大打折扣。
过多的硝酸也可能导致更剧烈的反应，产生更多的氮氧化物，增加挥发性，对操作环境更不友好。
而且，过多的硝酸会使得体系的氧化还原电位过高，反而可能抑制某些协同氧化反应的发生。

盐酸比例太高（比如大于3:1）：
多余的盐酸不会参与到形成有效氧化体系的主要反应中，只会让溶液更酸。
过量的盐酸会与硝酸反应，但如果氯离子的总量不足以完全络合被氧化的金，那么形成 [AuCl₄]⁻ 的过程就会受阻。
同时，高浓度的盐酸和硝酸混合在一起，可能会产生不稳定的中间产物，或者导致反应方向偏离。

比例太低（远小于3:1）：
如果盐酸的比例太低，那么生成的氯气和氯离子的总量就会不足，无法有效地氧化和络合金。这时，王水就会失去溶解金的能力，表现得就像是稀硝酸或稀盐酸一样，对金毫无办法。

所以，那个看似简单的3:1比例，是硝酸提供氧化能力和盐酸提供氯离子并形成协同氧化体系的“最佳配比”，它能够在单位体积内最大化地产生两种关键物质——氯气（作为强氧化剂）和氯离子（作为络合剂），从而实现对金的有效溶解。这是一种精妙的化学平衡和协同作用。

用打比方来说，就像是要完成一项复杂的任务，需要一个强有力的“领导者”（硝酸氧化），还需要一个高效的“执行者”（氯气），并且还需要一群“稳定后援团”（氯离子形成络合物）来确保任务成功。3:1的比例正好能把这几股力量的优势最大化地发挥出来，达到事半功倍的效果。

因此，王水选择盐酸和硝酸，并维持3:1的比例，绝非偶然，而是经过严谨的化学原理支撑的绝佳组合，是为了实现它最著名的“溶解黄金”这一独特而强大的功能。

网友意见

@goodspeedCheng

的答案十分完备，但我还是写两句吧。废话太多，可以不看，可以当做化学小科普~

一.引言与一些谣言的澄清

金作为最不活泼的金属之一，无法溶于包括浓氧化性酸在内的各种酸（和碱）。而当听说尊贵的金能溶解于王水时，很多人认为王水是万能的，虽然他们连王水是什么都不知道，却将王水奉为万能，认为它是最强的酸（其实严格意义上它都不能算酸，因为是混合物），认为王水是万能的。其实这种观点是完全错误的。王水的酸性介于两种组成成分——硝酸与盐酸之间，虽然算是强酸，但并非最强，毕竟神马氢碘氟锑高氯酸都可完虐这个渣渣。所以王水并非万能，酸性更是不算太强。况且王水的腐蚀性也不算太强（当然照样不能碰），氢氟酸笑而不语着呢~

其实，王水只是盐硝混酸比例为1:3时一种混合溶液，当这个比例反过来时，也就是盐酸比硝酸=1：3时，叫做逆王水，将盐酸换位氢氟酸，得到的混合溶液叫做氟王水，同理还有溴王水，不过没啥用哈~

二.电极电势与氧化还原

大家都知道金是最不活泼的金属之一，然而，为什么呢？

首先我们知道，如果不钻牛角尖，研究一些只有理论价值的化合物的话，金属在化合物中只失去电子，呈现正价。（金属呈负价的化合物有Na4Pb9为代表的化合物等，不做深入研讨）

所以，金属的活泼性与失去电子的能力息息相关，而科学家将失去电子的能力称作还原性。还原性最强的金属们位于整张周期表的IA族，成为碱金属，包括锂钠钾铷铯钫，而将这些金属投入水中会因为它们的还原性而产生极为有趣的现象。而其中最活泼，还原性最强的则是左下角的铯（钫具有放射性且不可收集，无讨论意义）

那么，我们就不可避免的需要接触到电极电势了。

首先，我们来看一个平衡。当金属放入溶液中时，一方面金属晶体中处于热运动的金属离子在极性水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质愈活泼，这种趋势就愈大；钠放入水中会以极快的速率与水反应就是因为这个原因。另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度愈大，这种趋势也愈大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层，双电层的厚度虽然很小(约为10^-8厘米数量级), 但却在金属和溶液之间产生了电势差。通常人们就把产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势（electrode potential），并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势以符号E Mn+/ M表示, 单位为V(伏)。 如锌的电极电势以E Zn2+/ Zn 表示, 铜的电极电势以E Au3+/Au 表示

电极电势的大小主要取决于电极的本性，并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。

而在整张周期表中，金很难失去电子形成离子或配离子，换句话说，金的还原性极其弱。这与金十分强大的电极电势有关（维基上说是1.53V，度娘说是1.498，但我记得蓝皮书上写的是后者）而当金真的被氧化生成离子时，倾向于生成两种化合价：+1与+3，其中+3居多，并以生成（金）配离子为主。

金强大的电极电势远远大于任何浓度、温度的硝酸能氧化的最大值，这样再浓的硝酸也对黄金无能为力。同理，非氧化性的盐酸当然也对黄金无能为力，但为什么这两种酸的混酸却能够溶解金，使其乖乖成为离子呢？

三.配位化合物

配合物，旧称“络合物”，由中心原子，配（位）体与外界组成，例如；硫酸四氨合铜（Ⅱ）分子式为〔Cu（NH3）4〕SO4 ——度娘百科

我们都知道共价键需要容纳电子的轨道和组成共价键的电子。而当一个离子有轨道，而另外一个粒子（注意不是离子，这个粒子既可以是阴离子也可以是原子或者分子）有两个（或多个）电子的时候，如果两厢情愿（学名”配合物的稳定系数高“），干柴烈火的，对吧~就形成了一种特殊的共价键——配位键

其中，有轨道的离子，学名中心原子，是带电的离子，它们给出空余的轨道，如〔Cu（NH3）4〕SO4中的Cu2+。而有两个（或多个）电子的粒子，学名配体，它们给出两个或多个不定域电子，中心原子接受两个或多个不定域电子，组成使二者结合的配位键。而氯离子（Cl-），由于抢了H的一个电子，正好拥有两个电子，因而具有配位性。

讲了这么多废话，貌似跑题万里，现在回来啊~当金属形成配位键的时候，它的电极电势会降低，这就为王水溶金做好了铺垫。

四.王水溶金的原理（终于到这了~）

铺垫都已经做好了，现在开始正题。我们有了有配位性的氯离子，也有了强氧化性的硝酸，当金投入王水时，氯首先与接近金，试图与之配位（并不是实际过程，可以这么理解，下同），这时金一旦配位，电极电势就会降低至硝酸可以氧化，然后硝酸上，将金氧化成AuCl4-。

当然这不是实际过程，而且差的很远，但是可以这么理解嘛~

题主可能听说过沙里淘金，其实这是氰化提金法（也有别的名），就是先利用重力分离出含金的混合物，将其投入氰化钠或氰化钾溶液中，这时氰根离子（CN-）拥有配位能力，生成配离子Au（CN）2-能将金的电极电势降到更低，氧化起来更方便，妈妈再也不用担心我的学习~然后再通过Zn置换出来金。

说点题外话：由于电极电势数值各个地方都不一致，有的地方给的数据中，金即使被配位了，得到的数值显示也比硝酸大，让很多人疑惑。其实，标准电极电势表上的数据都是在标准状况下的数值（一般情况为pH=0的溶液）但实际上提高硝酸浓度，降低pH可以提高硝酸的电极电势，使金依旧能够溶解。其最低浓度可以代能斯特方程算一下，具体方法不做介绍~~

（完）

这么长的答案都看完了，也请顾及一下我打了两个小时字移步左上角给个赞同呗~~~

ps本人是一名高一学生，只是热爱化学而已，并没有太多才学，如果以上化学知识有误，请温柔地告诉我~~谢谢大家了~~卖个萌~~

参考资料：

标准电极电势表
配位化合物_百度百科

没有那么娇贵，只要有至少一种配位离子和强氧化剂都可以。

配位离子可以选氯离子，氰离子，氧化剂可以选硝酸根，氧气，过氧化氢等，排列组合。

但过氧化氢和硝酸根只有在酸性条件下才有足够强的氧化性，而氰离子酸性条件下会释放剧毒的氢氰酸，十分危险，所以不能同时使用。氧气跟盐酸搭配时反应极其缓慢，没有实用意义。

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