Азотная кислота (HNO3) - одна из сильных одноосновных кислот с резким удушливым запахом, чувствительна к свету и при ярком освещении разлагается на один из оксидов азота (ещё называемый бурым газом - NO2 ) и воду. Поэтому её желательно хранить в тёмных ёмкостях. В концентрированном состоянии она не растворяет алюминий и железо, поэтому можно хранить в соответствующих металлических ёмкостях.
Азотная кислота - является сильными электролитом как многие кислоты) и очень сильный окислитель. Её часто используют при реакциях с органическими веществами.
Безводная азотная кислота — бесцветная летучая жидкость (t кип=83 °С; из-за летучести безводную азотную кислоту называют «дымящей») с резким запахом.
Азотная кислота как и озон может образовываться в атмосфере при вспышках молнии. Азот, который составляет 78% состава атмосферного воздуха, реагирует с атмосферным кислородом, образуя оксид азота NO. При дальнейшем окислении на воздухе этот оксид переходит в диоксид азота (бурый газ NO2), который реагирует с атмосферной влагой (облаками и туманом), образуя азотную кислоту . Но такое малое количество совершенно безвредно для экологии земли и живых организмов.
Один объем азотной и три объема соляной кислоты образуют соединение, называемое "царской водкой". Она способна растворять металлы (платину и золото), нерастворимые в обычных кислотах. При внесении в эту смесь бумаги, соломы, хлопка, произойдёт энергичное окисление, даже воспламенение.
При кипячении она раскладывается на составляющие компоненты (химическая реакция разложения):
HNO3 = 2NO2 +O2 + 2H2O - выделяется бурый газ (NO2), кислород и вода.
(при нагревании выделяется бурый газ)
Cвойства азотной кислоты
Cвойства азотной кислоты могут быть разнообразными даже при реакциях с одним тем же веществом. Они напрямую зависят от концентрации азотной кислоты. Рассмотрим варианты химических реакций.
- азотная кислота концентрированная:
С металлами железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al), золотом (Au), платиной (Pt), иридием (Ir), натрием (Na) - не взаимодействует по причине образования на их поверхности защитной плёнки, которая не позволяет дальше окисляться металлу.
Со всеми остальными металлами при химической реакции выделяется бурый газ (NO2). Например, при химической реакции с медью (Cu):
4HNO3 конц. + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
С неметаллами, например с фосфором:
5HNO3 конц. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O
4HNO3 конц. + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
С неметаллами, например с фосфором:
5HNO3 конц. + P = H3PO4 + 5NO2 + H2O
- разложения солей азотной кислоты
В зависимости от растворённого металла разложение соли при температуре происходит следующими образом:
Любой металл (обозначен как Me) до магния (Mg):
MeNO3 = MeNO2 + O2
Любой металл от магния (Mg) до меди (Cu):
MeNO3 = MeO + NO2 + O2
Любой металл после меди (Cu):
MeNO3 = Me + NO2 + O2
Любой металл (обозначен как Me) до магния (Mg):
MeNO3 = MeNO2 + O2
Любой металл от магния (Mg) до меди (Cu):
MeNO3 = MeO + NO2 + O2
Любой металл после меди (Cu):
MeNO3 = Me + NO2 + O2
- азотная кислота разбавленная:
При взаимодействии с щелочно-земельными металлами, а также цинком (Zn), железом (Fe), она окисляется до аммиака (NH3) или же до аммиачной селитры (NH4NO3). Например при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Но может также и образовываться закись азота (N2O), например , при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
С остальными металлами реагирует с образованием оксида азота (NO), например, растворяет серебро (Ag):
2HNO3 разбавл. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Аналогично реагирует с неметаллами, например с серой:
2HNO3 разбавл. + S = H2SO4 + 2NO - окисление серы до образования серной кислоты и выделения газа оксида азота.
10HNO3 разбавл. + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Но может также и образовываться закись азота (N2O), например , при реакции с магнием (Mg):
10HNO3 разбавл. + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O
С остальными металлами реагирует с образованием оксида азота (NO), например, растворяет серебро (Ag):
2HNO3 разбавл. + Ag = AgNO3 + NO + H2O
Аналогично реагирует с неметаллами, например с серой:
2HNO3 разбавл. + S = H2SO4 + 2NO - окисление серы до образования серной кислоты и выделения газа оксида азота.
- химическая реакция с оксидами металлов, например, оксид кальция:
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O - образуется соль (нитрат кальция) и вода
- химическая реакция с гидроксидами (или основаниями), например, с гашеной известью
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O - образуется соль (нитрат кальция) и вода - реакция нейтрализации
- химическая реакция с солями, например с мелом:
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 - образуется соль (нитрат кальция) и другая кислота (в данном случае образуется угольная кислота, которая распадается на воду и углекислый газ).
Методика решения задач
Задача
Что называют царской водкой? Какими свойствами она обладает? Написать уравнение реакции взаимодействия царской водки с золотом.
Решение:Смесь, состоящая из 1 объёма азотной кислоты и 3-4 объёмов соляной кислоты, называются «царской водкой». «Царская водка» растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила:
Что называют царской водкой? Какими свойствами она обладает? Написать уравнение реакции взаимодействия царской водки с золотом.
Решение:Смесь, состоящая из 1 объёма азотной кислоты и 3-4 объёмов соляной кислоты, называются «царской водкой». «Царская водка» растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила:
HNO3 + 3HCl = Cl2 + NOCl + 2H2O
хлорид нитрозила
хлорид нитрозила
Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции:
2NO + Cl2 = 2NOCl
Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловливает высокую окислительную способность «царской водки». Реакция окисления золота и платины протекает в основном согласно следующим уравнениям:
Au + 4HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO↑ + 2H2O;
3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3Pt + 4 NO↑ + 8H2O.
Задача
Требуется растворить некоторое количество меди в азотной кислоте. В каком случае расход азотной кислоты будет меньше — при применении 90% или 35%-ного (по массе) раствора HNO3?
Решение:Уравнения реакций взаимодействия азотной кислоты с медью имеют вид:
Требуется растворить некоторое количество меди в азотной кислоте. В каком случае расход азотной кислоты будет меньше — при применении 90% или 35%-ного (по массе) раствора HNO3?
Решение:Уравнения реакций взаимодействия азотной кислоты с медью имеют вид:
а) Cu + 4HNO3(конц.) = Сu(NO2)2 + 2NO2↑ + 2H2O;
б) 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Сu(NO2)2 + 2NO↑ + 4H2O.
Из уравнений реакций следует, что на 1 моль Сu затрачивается 4 моль концентрированной (90%) HNO3 и 8/3 моль разбавленной (35%) HNO3, значит, на растворение меди разбавленной азотной кислоты требуется меньше, чем концентрированной.
Д/З пар25
Задача №1
Как получить NH4NO3, воспользовавшись в качестве исходных веществ атмосферным азотом и водой?
Задача №2
Указать химические реакции, в результате которых из природных веществ получают в настоящее время азотную кислоту.Задача №3
Почему при получении азотной кислоты из селитры необходимо брать концентрированную серную кислоту, а селитру — в виде твердого вещества? Почему реакционную смесь нельзя сильно нагревать?
Комментариев нет:
Отправить комментарий