Как всегда, нас интересует: состав вещества, свойства вещества (и физические и химические), способы получения, применение.

Тема: Азотная кислота. Соли азотной кислоты.

(в дополнение к материалу параграфа №31)

HNO₃ - Азотная кислота Степень окисления азота +5, а валентность равна IV. Физические свойства Азотная кислота HNO₃ в чистом виде - бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде. Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО₂ и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет: N₂ + O₂ ^{грозовые эл.разряды}→ 2NO 2NO + O₂ → 2NO₂ 4НNО₃ ^свет→ 4NО₂↑ (бурый газ) + 2Н₂О + О₂ Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько дней при кратком контакте. То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках. Получение 1. Лабораторный способ KNO₃ + H₂SO₄(конц) → KHSO₄ + HNO₃ (при нагревании) 2. Промышленный способ Осуществляется в три этапа: a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С) б) Окисление кислородом воздуха NO до NO₂ 2NO + O₂ → 2NO₂ в) Поглощение NO₂ водой в присутствии избытка кислорода 4NO₂ + О₂ + 2H₂O ↔ 4HNO₃ или 3NO₂ + H₂O ↔ 2HNO₃+NO (без избытка кислорода) Применение

в производстве минеральных удобрений;
в военной промышленности;
в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
в производстве взрывчатых и отравляющих веществ

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА А) ОБЩИЕ С ДРУГИМИ КИСЛОТАМИ 1. Очень сильная кислота. Индикаторы в её растворе изменяют цвет на красный. Диссоциирует в водном растворе практически нацело: HNO₃ → H+ + NO₃- Изменение цветов индикаторов в кислотах 2. Реагирует с основными оксидами K₂O + 2HNO3 → 2KNO₃ + H₂O K₂O + 2H⁺ + 2NO₃^- → 2K⁺ + 2NO₃^- + H₂O K₂O + 2H⁺ → 2K⁺ + H₂O 3. Реагирует с основаниями HNO₃+ NaOH → NaNO₃ + H₂O (Ионные уравнения написать самим!) 4. Реагирует с солями, вытесняет слабые кислоты из их солей 2HNO₃+ Na₂CO₃ → 2NaNO₃ + H2O + CO2 (Ионные уравнения написать самим!) СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ Азотная кислота - сильный окислитель N⁺⁵ → N⁺⁴→ N⁺²→ N⁺¹→ N^o → N^-3 N⁺⁵ + 8e-→N^-3 окислитель, восстанавливается. 1. Разлагается на свету и при нагревании 4HNO₃ → 2H₂O + 4NO₂ + O₂ Образуется бурый газ 2. Реагирует с металлами. При этом образуются всегда соль металла +вода+соединение азота (которое зависит от активности металла и концентрации кислоты) В зависимости от концентрации кислоты и положения металла в электрохимическом ряду напряжений Н. Бекетова могут образовываться разные азотсодержащие продукты.

Царская водка: V(HNO₃): V(HCl) = 1: 3 растворяет благородные металлы. HNO₃ + 4HCl + Au = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O 4HNO₃ + 18HCl + 3Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O 3. Реагирует с неметаллами. Азотная кислота превращается в NO (или в NO₂); неметаллы окисляются до соответствующих кислот: S⁰+ 6HNO₃(конц) → H₂S⁺⁶O₄ + 6NO₂ + 2H₂O B⁰+ 3HNO₃ → H₃B⁺³O₃ + 3NO₂ 3P⁰+ 5HNO₃ + 2H₂O → 5NO + 3H₃P⁺⁵O₄ HNO₃ (конц.) + неметалл = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO₂ + вода HNO₃(разбав.) + неметалл + вода = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO

Соли азотной кислоты - Нитраты (селитры) Азотная кислота – одноосновная, образует один ряд солей – нитраты состава: Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами. Например, селитры: KNO₃ – нитрат калия (индийская селитра), NаNО₃ – нитрат натрия (чилийская селитра), Са(NО₃)₂ – нитрат кальция (норвежская селитра), NH₄NO₃ – нитрат аммония (аммиачная или аммонийная селитра, ее месторождений в природе нет). Германская промышленность считается первой в мире, получившей соль NH₄NO₃ из азота N₂ воздуха и водорода воды, пригодную для питания растений. Физические свойства Нитраты – вещества с преимущественно ионным типом кристаллических решёток. При обычных условиях это твёрдые кристаллические вещества, все нитраты хорошо растворимы в воде, сильные электролиты. Получение нитратов Нитраты образуются при взаимодействии: 1) Металл + Азотная кислота Cu + 4HNO₃(k) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O 2) Основный оксид + Азотная кислота CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O 3) Основание + Азотная кислота HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O 4) Аммиак + Азотная кислота NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ 5) Соль слабой кислоты + Азотная кислота 2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂ ↑ 6) Оксид азота (IV) + щёлочь 2NO₂ + NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O в присутствии кислорода - 4NO₂ + O₂ + 4NaOH = 4NaNO₃ + 2H₂O Химические свойства нитратов I. Общие с другими солями 1) C металлами Металл, стоящий в ряду активности левее, вытесняет последующие из их солей: Cu(NO₃)₂ + Zn = Cu + Zn(NO₃)₂ 2) С кислотами AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃ 3) Со щелочами Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ ↓ + 2NaNO₃ 4) C cолями 2AgNO₃ + BaCl₂ = Ba(NO₃)₂ + 2AgCl↓ II. Специфические Все нитраты термически неустойчивы. При нагреванииони разлагаютсяс образованием кислорода. Характер других продуктов реакции зависит от положения металла, образующего нитрат, в электрохимическом ряду напряжений:

1) Нитраты щелочных (исключение - нитрат лития) и щелочноземельных металлов разлагаются до нитритов: 2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑ 2КNO₃ = 2KNO₂ + O₂ 2) Нитраты менее активных металлов от Mg до Cuвключительно и нитрат лития разлагаются до оксидов: 2Mg(NO₃)₂ = 2MgO + 4NO₂↑ + O₂↑ 2Cu(NO₃)₂ =2CuO + 4NO₂ ↑+ O₂↑ 3) Нитраты наименее активных металлов (правее меди) разлагаются до металлов: Hg(NO₃)₂ = Hg + 2NO₂↑ + O₂↑ 2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ ↑+ O₂↑ 4) Нитрат и нитрит аммония: Нитрат аммония разлагается в зависимости от температуры так: NH₄NO₃ = N₂O ↑+ 2H₂O (190-245°C) 2NH₄NO₃ = N₂↑ + 2NO + 4H₂O (250-300°C) 2NH₄NO₃ = 2N₂↑+ O₂ + 4H₂O (выше 300°C) Нитрит аммония: NH₄NO₂ = N₂↑+ 2H₂O Дополнительно: Исключения: 4LiNO₃ = 2Li₂O + 4NO₂ + O₂ Mn(NO₃)₂=MnO₂ + 2NO₂ 4Fe(NO₃)₂=2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ Качественная реакция на нитрат-ион NO₃^– – взаимодействие нитратов c металлической медью при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты.. Признаки реакции - в пробирке появляются бурые пары оксида азота(IV), что лучше наблюдать на белом экране, а на границе медь – реакционная смесь появляются зеленоватые кристаллы нитрата меди(II). Протекают следующие уравнения реакций: КNO₃ (кр.) + Н₂SO₄ (конц.) = КНSО₄ + НNО₃↑

Вопросы для контроля:

№1. Степень окисления атома азота в молекуле азотной кислоты

a. +4 b. +3

c. +5

№2. Атом азота в молекуле азотной кислоты имеет валентность равную -

a. II b. V

c. IV d. III

№3. Какими физическими свойствами характеризуют чистую азотную кислоту?

a. без цвета b. не имеет запаха

c. имеет резкий раздражающий запах

d. дымящая жидкость e. окрашена в жёлтый цвет

№4. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции:

a) NH₃ + O₂	1) NO₂
b) KNO₃ + H₂SO₄	2) NO₂ + О₂ + H₂O
c) HNO₃	3) NO + H₂O
d) NO + O₂	4) KHSO₄ + HNO₃

№5. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, покажите переход электронов, укажите процессы окисления (восстановления); окислитель (восстановитель):

NO₂ + О₂ + H₂O ↔ HNO₃

№6 Осуществите превращения по схеме, назовите вещества, первое уравнение разберите с точки зрения электронного баланса, а для второй реакции напишите полное и сокращенное ионные уравнения:

NH₄Cl→ NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NO₂

Как всегда, нас интересует: состав вещества, свойства вещества (и физические и химические), способы получения, применение.

Поиск по сайту