Химические свойства концентрированной азотной кислоты таблица – Азотная кислота — строение и химические свойства » HimEge.ru

Азотная кислота — строение и химические свойства » HimEge.ru

Азотная кислота – бесцветная гигроскопичная жидкость, c резким запахом, «дымит» на воздухе, неограниченно растворимая в воде.
tкип. = 83ºC..  При хранении на свету разлагается на оксид азота (IV), кислород и воду, приобретая желтоватый  цвет:
4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂.

Азотная кислота ядовита.

В растворе — сильная кислота; нейтрализуется щелочами, гидратом аммиака, реагирует с основными оксидами и гидроксидами, солями слабых кислот. Сильный окислитель; реагирует с металлами, неметаллами, типичными восстановителями. Концентрированная кислота пассивирует Al, Be, Bi, Со, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th, U; не реагирует с Au, Ir, Pt, Rh, Та, W, Zr. Не разрушает диоксид кремния. Смесь концентрированных HNO3 и HCl («царская водка») обладает сильным окислительным действием (превосходит чистую HNO₃), переводит в раствор золото и платину. Еще более активна смесь концентрированных HNO3 и HF.

M_r = 63, 01;        d = 1, 503⁽²⁵⁾;        t_пл = -41, 6  ^oC;          t_кип  +82,6 ^oC (разл.).

1.  Типичные свойства кислот:

1) Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O

6HNO₃ + Al₂O₃ = 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

2) С основаниями, амфотерными гидроксидами:

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

2HNO

3 + Zn(OH)₂ = Zn(NO₃)₂ + 2H₂O

3) Вытесняет слабые кислоты из их солей:

2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂

2HNO₃ + Na₂SiO₃ = H₂SiO₃ ↓+ 2NaNO₃

2. Специфические свойства азотной кислоты как окислителя

1) Взаимодействие азотной кислоты с металлами
В качестве окислителя выступает азот в степени окисления +5, а не водород. В результате реакций образуется продукт восстановления нитрат-иона, соль и вода. Глубина восстановления нитрат-иона зависит от концентрации кислоты и от положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Возможные продукты взаимодействия металлов с азотной кислотой приведены в таблице ниже.  Чем активнее металл и выше степень разбавления кислоты, тем глубже происходит восстановление нитрат-ионов азотной кислоты.

4 HN⁺⁵O_3(конц.) + Cu⁰ =     Cu⁺²(NO₃)₂ +    2 N⁺⁴O₂  +   2 H₂O

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu⁰ – 2e → Cu⁺²     1 восстановитель, пр-с окисления

8 HN⁺⁵O_3(разб.) +   3 Cu⁰  =   3 Cu⁺²(NO₃)₂ +    2 N⁺²O  +  4 H₂O

N⁺⁵ + 3e → N⁺²          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu⁰ – 2e → Cu⁺²     3 восстановитель, пр-с окисления

2) Проявляет окислительные свойства при взаимодействии с неметаллами:

S + 6HNO₃(конц) = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O;

B + 3HNO₃ = H₃BO₃ + 3NO₂;

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 5NO + 3H₃PO₄.

3) Азотная кислота окисляет сложные вещества:

6HI + 2HNO₃ = 3I₂ + 2NO + 4H₂O;

FeS + 12HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 9NO₂ + 5H₂O.

4) Ксантопротеиновая реакция:
Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук – «ксантопротеиновая реакция»).
Реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка  прибавляют концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака (в щелочной среде) окраска переходит в оранжевую. Появление окрашивания свидетельствует о наличии ароматических аминокислот в составе белка.

 

5) Окислительные свойства «царской водки»:

Смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1 : 3 обладает еще большей окислительной активностью, они могут растворять даже золото и платину:

HNO₃ + 4HCl + Au = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O;

4HNO₃ + 18HCl + Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂                    (комн., на свету).

HNO₃ + H₂O = NO₃^– + H₃O⁺.

HNO₃ (разб.) +  NaOH = NaNO₃ + H₂O ,

HNO₃ (разб.) + NH₃ · H₂O = NH₄NO₃

+ H₂O.

2HNO₃ (2-3%-я) + 8H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = NH₄NO₃ + 3H₂O,

2HNO₃ (5%-я) + 8H⁰(Mg, разб. H₂SO₄) = N₂O ↑ + 5H₂O,

HNO₃ (30%-я) + 3H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = NO₂↑  H₂O,

HNO₃ (60%-я) + 2H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = HNO₂ + H₂O.                  (кат Pd)

2HNO₃ (конц.) +Ag = AgNO₃ + NO₂ ↑ + H₂O.

8HNO₃ (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑  + 4H₂O

10HNO₃ (разб.) + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ +N₂O↑  + 5H₂O      (примесь H₂)

12HNO₃ (разб.) + 5Sn —^t—5Sn(NO₃)₂ + N₂ ↑ + 6H₂

O    (примесь NO)

30HNO₃ (оч. разб.) + 8Al = 8Al(NO₃)₃ + 3 NH₄NO₃ + 9H₂O     (примесь H₂)

12HNO₃ (оч. разб.) + 5Fe = 5Fe(NO₃)₂ + N₂ ↑ + 6H₂O        (0-10 ^oC),

4HNO₃ (разб.) + Fe = Fe(NO₃)₃ + NO↑  + 2H₂O.

4HNO₃ (конц., гор.) + Hg = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ ↑     + 2H₂O,

8HNO₃(разб., хол) + 6Hg = 3Hg₂(NO₃)₂ + 2NO ↑  + 4H₂O.

6HNO₃ (конц.) + S = H₂SO₄ + 6NO₂ ↑   + 2H₂O            (кип.),

2HNO₃ (конц.) + 6HCl(конц.) = 2NO↑ + 3Cl₂↑ + 4H₂O          (100-150 ^oC).

HNO₃ (конц.) + 4HCl(конц.) + Au = H[AuCl₄] + NO↑ + 2H₂

O.

4HNO₃ (конц.) + 18HCl(конц.) + 3Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO↑ + 8H₂O

4HNO₃ (конц.) + 18HF(конц.) + 3Si = 3H₂[SiF₆] + 4NO↑ + 8H₂O.

4HNO₃ (дымящ.) + P₄O₁₀ = 2N₂O₅ + 4HPO₃            (в атмосфере O₂+O₃)

himege.ru

Азотная кислота — Википедия

Азотная кислота
Систематическое наименование	азотная кислота
Хим. формула	HNO3
Состояние	жидкость
Молярная масса	63,012 г/моль
Плотность	1,513 г/см³
Энергия ионизации	11,95 ± 0,01 эВ[2]
Т. плав.	−41,59 °C
Т. кип.	82,6 °C
Мол. теплоёмк.	109,9 Дж/(моль·К)
Энтальпия образования	−174,1 кДж/моль
Энтальпия плавления	10,47 кДж/моль
Энтальпия кипения	39,1 кДж/моль
Энтальпия растворения	−33,68 кДж/моль
Давление пара	56 гПА
pKa	−1,64 [1]
Растворимость в воде	смешивается
Показатель преломления	1,397
Дипольный момент	2,17 ± 0,02 Д
Рег. номер CAS	7697-37-2
PubChem	944
Рег. номер EINECS	231-714-2
SMILES
InChI
Рег. номер EC	231-714-2
RTECS	QU5775000
ChEBI	48107
Номер ООН	2031
ChemSpider	919
ЛД50	430 мг/кг
Токсичность
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Азо́тная кислота́ (HNO₃) — сильная одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и t_кип 120 °C при нормальном атмосферном давлении. Известны два твёрдых гидрата: моногидрат (HNO

3·H₂O) и тригидрат (HNO₃·3H₂O). Кислота ядовита.

Физические и физико-химические свойства[править | править код]

Плотность раствора азотной кислоты в зависимости от концентрации Фазовая диаграмма водного раствора азотной кислоты

Азот в азотной кислоте четырёхвалентен^[3], степень окисления +5. Азотная кислота — бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C (при нормальном атмосферном давлении) с частичным разложением. Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. Водные растворы HNO₃ с массовой долей 0,95—0,98 называют «дымящей азотной кислотой», с массовой долей 0,6—0,7 — концентрированной азотной кислотой.

С водой образует азеотропную смесь (массовая доля 68,4 %, d₂₀ = 1,41 г/см³, T_кип = 120,7 °C)

При кристаллизации из водных растворов азотная кислота образует кристаллогидраты:

• моногидрат HNO₃·H₂O, T_пл = −37,62 °C;
• тригидрат HNO₃·3H₂O, T_пл = −18,47 °C.

Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации:

Моногидрат образует кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P na2, параметры ячейки a = 0,631 нм, b = 0,869 нм, c = 0,544 нм, Z = 4.

Плотность водных растворов азотной кислоты как функция её концентрации описывается уравнением

d(c)=0,9952+0,564c+0,3005c2−0,359c3,{\displaystyle d(c)=0{,}9952+0{,}564c+0{,}3005c^{2}-0{,}359c^{3},}

где d — плотность в г/см³, c — массовая доля кислоты. Данная формула плохо описывает поведение плотности при концентрации более 97 %.

Высококонцентрированная HNO₃ имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

4HNO3⟶4NO2↑+2h3O+O2↑{\displaystyle {\mathsf {4HNO_{3}\longrightarrow 4NO_{2}\uparrow +2H_{2}O+O_{2}\uparrow }}}

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять без разложения только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией).

Золото, некоторые металлы платиновой группы и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией.

HNO₃ как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

CuO+2HNO3⟶Cu(NO3)2+h3O{\displaystyle {\mathsf {CuO+2HNO_{3}\longrightarrow Cu(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}}

ZnO+2HNO3⟶Zn(NO3)2+h3O{\displaystyle {\mathsf {ZnO+2HNO_{3}\longrightarrow Zn(NO_{3})_{2}+H_{2}O}}}

б) с основаниями:

KOH+HNO3⟶KNO3+h3O{\displaystyle {\mathsf {KOH+HNO_{3}\longrightarrow KNO_{3}+H_{2}O}}}

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

CaCO3+2HNO3⟶Ca(NO3)2+h3O+CO2↑{\displaystyle {\mathsf {CaCO_{3}+2HNO_{3}\longrightarrow Ca(NO_{3})_{2}+H_{2}O+CO_{2}\uparrow }}}

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

4HNO3⟶4NO2↑+O2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {4HNO_{3}\longrightarrow 4NO_{2}\uparrow +O_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO₃ взаимодействует:

а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

Концентрированная HNO₃

Cu+4HNO3(60%)⟶Cu(NO3)2+2NO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Cu+4HNO_{3}(60\%)\longrightarrow Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

Разбавленная HNO₃

3Cu+8HNO3(30%)⟶3Cu(NO3)2+2NO↑+4h3O{\displaystyle {\mathsf {3Cu+8HNO_{3}(30\%)\longrightarrow 3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

Zn+4HNO3(60%)⟶Zn(NO3)2+2NO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Zn+4HNO_{3}(60\%)\longrightarrow Zn(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

3Zn+8HNO3(30%)⟶3Zn(NO3)2+2NO↑+4h3O{\displaystyle {\mathsf {3Zn+8HNO_{3}(30\%)\longrightarrow 3Zn(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow +4H_{2}O}}}

4Zn+10HNO3(20%)⟶4Zn(NO3)2+N2O↑+5h3O{\displaystyle {\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(20\%)\longrightarrow 4Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}O\uparrow +5H_{2}O}}}

5Zn+12HNO3(10%)⟶5Zn(NO3)2+N2↑+6h3O{\displaystyle {\mathsf {5Zn+12HNO_{3}(10\%)\longrightarrow 5Zn(NO_{3})_{2}+N_{2}\uparrow +6H_{2}O}}}

4Zn+10HNO3(3%)⟶4Zn(NO3)2+Nh5NO3+3h3O{\displaystyle {\mathsf {4Zn+10HNO_{3}(3\%)\longrightarrow 4Zn(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O}}}

Все приведенные выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции. Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, например, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO₂, N₂O, N₂ и NH₄NO₃.

Единственная общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:

увеличение концентрации кислоты ⇐NO2,NO,N2O,N2,Nh5NO3⇒{\displaystyle {\mathsf {\Leftarrow NO_{2},NO,N_{2}O,N_{2},NH_{4}NO_{3}\Rightarrow }}} увеличение активности металла

Продукты, полученные при взаимодействии железа с HNO_3, разной концентрации

С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная, не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причем в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:

Fe+4HNO3(25%)⟶Fe(NO3)3+NO↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Fe+4HNO_{3}(25\%)\longrightarrow Fe(NO_{3})_{3}+NO\uparrow +2H_{2}O}}}

4Fe+10HNO3(2%)⟶4Fe(NO3)2+Nh5NO3+3h3O{\displaystyle {\mathsf {4Fe+10HNO_{3}(2\%)\longrightarrow 4Fe(NO_{3})_{2}+NH_{4}NO_{3}+3H_{2}O}}}

Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO₂:

S+6HNO3(60%)⟶h3SO4+6NO2↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {S+6HNO_{3}(60\%)\longrightarrow H_{2}SO_{4}+6NO_{2}\uparrow +2H_{2}O}}}

S+2HNO3(40%)⟶h3SO4+2NO↑{\displaystyle {\mathsf {S+2HNO_{3}(40\%)\longrightarrow H_{2}SO_{4}+2NO\uparrow }}}

P+5HNO3(60%)⟶h4PO4+5NO2↑+h3O{\displaystyle {\mathsf {P+5HNO_{3}(60\%)\longrightarrow H_{3}PO_{4}+5NO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}

3P+5HNO3(30%)+2h3O⟶3h4PO4+5NO↑{\displaystyle {\mathsf {3P+5HNO_{3}(30\%)+2H_{2}O\longrightarrow 3H_{3}PO_{4}+5NO\uparrow }}}

и сложные вещества, например:

FeS+4HNO3(30%)⟶Fe(NO3)3+S+NO+2h3O{\displaystyle {\mathsf {FeS+4HNO_{3}(30\%)\longrightarrow Fe(NO_{3})_{3}+S+NO+2H_{2}O}}}

Некоторые органические соединения (например амины, скипидар) самовоспламеняются при контакте с концентрированной азотной кислотой.

Некоторые металлы (железо, хром, алюминий, кобальт, никель, марганец, бериллий), реагирующие с разбавленной азотной кислотой, пассивируются концентрированной азотной кислотой и устойчивы к её воздействию.

Смесь азотной и серной кислот носит название «меланж».

Азотная кислота широко используется для получения нитросоединений.

Смесь трех объёмов соляной кислоты и одного объёма азотной называется «царской водкой». Царская водка растворяет большинство металлов, в том числе золото и платину. Её сильные окислительные способности обусловлены образующимся атомарным хлором и хлоридом нитрозила:

3HCl+HNO3⟶NOCl+2[Cl]↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {3HCl+HNO_{3}\longrightarrow NOCl+2[Cl]\uparrow +2H_{2}O}}}

Au+HNO3+4HCl⟶H[AuCl4]+NO↑+2h3O{\displaystyle {\mathsf {Au+HNO_{3}+4HCl\longrightarrow H[AuCl_{4}]+NO\uparrow +2H_{2}O}}}

3Pt+4HNO3+18HCl⟶3h3[PtCl6]+4NO↑+8h3O{\displaystyle {\mathsf {3Pt+4HNO_{3}+18HCl\longrightarrow 3H_{2}[PtCl_{6}]+4NO\uparrow +8H_{2}O}}}

Нитраты[править | править код]

Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO₃ на металлы и некоторые соединения неметаллов, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется.

Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:

а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния (исключая литий):

2KNO3→2KNO2+O2{\displaystyle {\mathsf {2KNO_{3}\rightarrow 2KNO_{2}+O_{2}}}}

б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью (а также литий):

4Al(NO3)3→2Al2O3+12NO2+3O2{\displaystyle {\mathsf {4Al(NO_{3})_{3}\rightarrow 2Al_{2}O_{3}+12NO_{2}+3O_{2}}}}

в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

2AgNO3→2Ag+2NO2+O2{\displaystyle {\mathsf {2AgNO_{3}\rightarrow 2Ag+2NO_{2}+O_{2}}}}

г) нитрат аммония:

ru.wikipedia.org

Азотная кислота, подготовка к ЕГЭ по химии

Азотная кислота является одной из самых сильных минеральных кислот, в концентрированном виде выделяет пары желтого цвета с резким запахом. За исключением золота и платины растворяет все металлы.

Применяют азотную кислоту для получения красителей, удобрений, органических нитропродуктов, серной и фосфорной кислот. В результате ожога азотной кислотой образуется сухой струп желто-зеленого цвета.

Получение

В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.

NH₃ + O₂ → (кат. Pt) NO + H₂O

NO + O₂ → NO₂

NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃

Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:

KNO₃ + H₂SO_4(конц.) → KHSO₄ + HNO₃↑

Химические свойства

• Кислотные свойства

Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.

CaO + HNO₃ → Ca(NO₃)₂

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Na₂CO₃ + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂↑


• Термическое разложение

При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в темном месте.

HNO₃ → (hv) NO₂ + H₂O + O₂

• Реакции с неметаллами

Азотная кислота способна окислить все неметаллы, при этом, если кислота концентрированная, азот обычно восстанавливается до NO₂, если разбавленная — до NO.

HNO_3(конц.) + C → CO₂ + H₂O + NO₂

HNO_3(конц.) + S → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

HNO_3(разб.) + S → H₂SO₄ + NO

HNO_3(конц.) + P → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O


• Реакции с металлами

В любой концентрации азотная кислота проявляет свойства окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до -3. На какой именно степени окисления остановится азот, зависит от активности металла и концентрации азотной кислоты.

Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием нитрата и преимущественно NO₂.

Cu + HNO_3(конц.) → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.

Cu + HNO_3(разб.) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

В реакциях с металлами, стоящими левее водорода в ряду напряжений, возможны самые разные газообразные (и не газообразные) продукты: бурый газ NO₂, NO, N₂O, атмосферный газ N₂, NH₄NO₃.

Помните о закономерности: чем более разбавлена кислота и активен металл, тем сильнее восстанавливается азот. Ниже представлены реакции цинка с азотной кислотой в различных концентрациях.

Zn + HNO_{3(70% — конц.)} → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Zn + HNO_{3(35% — ср. конц.)} → Zn(NO₃)₂ + NO + H₂O

Zn + HNO_{3(20% — разб.)} → Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O



Zn + HNO_{3(10% — оч. разб.)} → Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Zn + HNO_{3(3% — оч. разб.)} → Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Посмотрите на таблицу ниже, в которой также отражены изученные нами закономерности.



Концентрированная холодная азотная кислота пассивирует хром, железо, алюминий, никель, свинец и бериллий. Это происходит за счет оксидной пленки, которой покрыты данные металлы.

Al + HNO_3(конц.) ⇸ (реакция не идет)

При нагревании или амальгамировании (покрытие ртутью) перечисленных металлов реакция с азотной кислотой идет, так как оксидная пленка на поверхности металлов разрушается.

Al + HNO₃ → (t) Al₂O₃ + NO₂ + H₂O

Соли азотной кислоты — нитраты NO₃^—

Получение

Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.

Fe + HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.

MgO + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Cr(OH)₃ + HNO₃ → Cr(NO₃)₃ + H₂O

Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

Обратите внимание на следующую закономерность: концентрированная азотная кислота, как правило, окисляет железо и хром до +3. Разбавленная кислота — до +2.

Fe + HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O

Fe + HNO_3(конц.) → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Химические свойства

• Реакции с металлами, основаниями и кислотами

Как и для всех солей, из нитратов можно вытеснить металл другим более активным. Соли реагируют с основаниями и кислотами, если в результате реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

Hg(NO₃)₂ + Mg → Mg(NO₃)₂ + Hg

Pb(NO₃)₂ + LiOH → Pb(OH)₂ + LiNO₃

AgNO₃ + KCl → AgCl↓ + KNO₃



Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + NaNO₃

• Разложение нитратов

Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.



Pb(NO₃)₂ → (t) PbO + NO₂ + O₂

NaNO₃ → (t) KNO₂ + O₂

Cu(NO₃)₂ → (t) CuO + NO₂ + O₂

PtNO₃ → (t) Pt + NO₂ + O₂



©Беллевич Юрий Сергеевич

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

studarium.ru

ЕГЭ. Химические свойства азотной кислоты

Химические свойства азотной кислоты

 

Чем более разбавленной является кислота, тем более сильным окислителем она является.

• Изменение степени окисления азота в реакциях с сильным восстановителем:

Восстановление N+5	Продукты восстановления	Условие
N+5 + 8e → N–3	NH3 или NH4NO3	очень разбавленная HNO3
N+5 + 5e → N0	N2	разбавленная HNO3
N+5 + 4e → N+1	N2O	разбавленная HNO3, концентрированная

 

• Изменение степени окисления азота в реакциях со слабым восстановителем:

Восстановление N+5	Продукты восстановления	Условие
N+5 + 3e → N+2	NO	разбавленная HNO3
N+5 + 1e → N+4	NO2	концентрированная HNO3

 

Восстановители:

Сильные:

• Металлы от Li до Al

Слабые:

• Металлы, начиная с Fe
• Неметаллы
• Соли (если можем окислить)
• Оксиды (если можем окислить)
• HI и йодиды, H₂S и сульфиды

 

Взаимодействие азотной кислоты с простыми веществами:

1) с металлами — сильными восстановителями:

10HNO₃(оч. разб.) + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

10HNO₃(разб.) + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O        (возможно образование N₂)

 

2) с металлами — слабыми восстановителями:

8HNO₃(разб.) + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

4HNO₃(конц.) + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

HNO₃(конц.) + Fe → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O

 

3) С неметаллами (слабыми восстановителями) образуются соответствующие кислоты, а также NO (если кислота разб.) или NO₂ (если кислота конц.):

10HNO₃(конц.) + I₂ →  2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O (t)   (из галогенов реакция идет только с йодом)

4HNO₃(конц.) + C → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O                        

5HNO₃(конц.) + P → H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

6HNO₃(конц.) + S → H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

 

Взаимодействие азотной кислоты со сложными веществами:

Окисляем анион:

8HNO₃(к) + H₂S →  H₂SO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

8HNO₃(к) + Na₂S →  Na₂SO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

4HNO₃(конц.) + CuS → Cu(NO₃)₂ + S + 2NO₂ + 2H₂O

8HNO₃(конц.) + CuS →  CuSO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

8HNO₃ + Cu₂S → 2Cu(NO₃)₂ + S + 4NO₂ + 4H₂O

12HNO₃ + Cu₂S →  CuSO₄ + Cu(NO₃)₂ + 10NO₂ + 6H₂O

16HNO₃(к) + Mg₃P₂ → Mg₃(PO₄)₂ + 16NO₂ + 8H₂O

16HNO₃(к) + Ca(HS)₂ →   H₂SO₄ + CaSO₄ + 16NO₂ + 8H₂O

8HNO₃(к) + AlP&nbsp →  AlPO₄ + 8NO₂­ + 4H₂O

В избытке кислоты фосфаты растворяются:

11HNO₃(к, изб.) + AlP → H₃PO₄ + Al(NO₃)₃ + 8NO₂ + 4H₂O

 

Окисляем металл соли или оксида:

10HNO₃(к) + Fe₃O₄ → 3Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5H₂O

4HNO₃(к) + FeO → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 2H₂O

HNO₃(к) + FeSO₄ → Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂SO₄ + H₂O

4HNO₃(к) + CrCl₂ → Cr(NO₃)₃ + NO₂ + 2HCl + H₂O (ионы Cl^– азотная кислота окислить не может)

 

Одновремен

chemrise.ru

Азотная кислота химические свойства | Дистанционные уроки

19-Окт-2012 | комментария 4 | Лолита Окольнова

 — сильный окислитель.

 

Это сильная кислота. Бесцветная, концентрированная азотная кислота на воздухе дымит. Очень быстро становится коричневого (бурого) цвета из-за реакции разложения:

 

 

4HNO3 = 4NO2 + 2h3O + O2

 

Очень рекомендую почитать лекцию ПОДГРУППА АЗОТА — тогда многие химические свойства азотной кислоты будут более понятны.

 

 

Почему? Да потому что азот N проявляет в этом соединении степень окисления +5, что соответствует номеру его группы. Т.е. сам азот N может только понизит свою степень окисления — восстановиться. Значит, по химическим свойствам азотная кислота —  сильный окислитель.

 

S + HNO3 = NO2 + SO2 + h3O

 

окислитель  N(+5) +1e(-)  = N(+4)   — восстановление

 

восстановитель  S(0) -4e(-) =S(+4) — окисление

 

S +4 HNO3 = 4NO2 + SO2 + 2h3O

 

Это просто один из примеров таких реакций. Продукт реакции — оксид азота (IV) — NO2, не единственно возможный, есть еще варианты, и их образование подчиняется определенным правилам.

 

Химические свойства азотной кислоты

 

Правила взаимодействия азотной кислоты и металлов

 

1 правило — правило концентрации

 

Концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV) — NO2

 

Zn + 4HNO3 (конц) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O

 

Разбавленная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (II) — NO

 

3Zn + 8HNO3 (разб) = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4h3O

 

2 правило — правило металла

 

Смотрим ряд активности металлов!

 

• С золотом (Au) и платиной (Pt)азотная кислота не реагирует ни при каких условиях.
• Азотная кислота и  металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода — применимо правило 1 — правило концентрации:
   
  Сu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O
   
  3Cu + 8HNO3 (разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4h3O

 

• Азотная кислота и  металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода: вариантов продуктов немало, есть закономерность:

 

 
Все реакции азотной кислоты — окислителя ( с металлами и неметаллами) изучаем ЗДЕСЬ!

 

Соли азотной кислоты

 

(нитраты)

 

Здесь мы рассмотрим вопрос реакций разложения нитратов

 

• • Разложение нитратов металлов, стоящих в ряду напряжений  ДО МАГНИЯ — до нитритов:
     
    2KNO3 = 2KNO2 + O2

 

• • Разложение нитратов металлов правее магния ( и после водорода) и до меди (Сu) —   на соответствующий оксид металла и оксид азота (IV) NO2:
    2Сu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2

 

• • Разложение нитратов металлов правее ртути — до металла:
    2AgNO3 =2 Ag + 2NO2 + O2

 

• Нитрат аммония разлагается до образования оксида азота(I) — N2O:
   
  Nh5NO3 = N2O + 2h3O

 

На нитрат-ионы  NO3(-)  нет качественных реакций — все соли азотной кислоты очень хорошо растворимы в воде.

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Азотная кислота химические свойства»

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru

Азотная кислота: свойства и все характеристики

Характеристики и физические свойства азотной кислоты

На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары её образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана.

Азотная кислота не отличается прочностью. Уже под влияние света она постепенно разлагается:

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O.

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.

Рис. 1. Строение молекулы азотной кислоты.

Таблица 1. Физические свойства азотной кислоты.

Молекулярная формула	HNO3
Молярная масса, г/моль	63
Плотность, г/см3	1,513
Температура плавления, oС	-41,59
Температура кипения, oС	82,6
Растворимость в воде, г/100мл	смешивается

Получение азотной кислоты

Азотная кислота образуется в результате действия окислителей на азотистую кислоту:

5HNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5HNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

Безводная азотная кислота может быть получена перегонкой при пониженном давлении концентрированного раствора азотной кислоты в присутствии P₄O₁₀ или H₂SO₄ в полностью стеклянном оборудовании без смазки в темноте.

Промышленный процесс производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака над нагретой платиной:

NH₃ + 2O₂ = HNO₃ + H₂O.

Химические свойства азотной кислоты

Азотная кислоты принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитраты.

HNO₃↔H⁺ + NO₃^—.

Характерным свойством азотной кислоты является её ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота – один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор – в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO₃, ярко разгорается.

S + 6HNO₃ = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O;

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO↑.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы – в оксиды.

Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы.

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется диоксид азота. В случае более активных металлов – железа, цинка – образуется оксид диазота. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами – цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Cu + HNO_{3 (conc)} = Cu(NO₃)₂ + NO₂↑ + H₂O;

Cu + HNO_{3 (dilute)} = Cu(NO₃)₂ + NO↑ + H₂O;

Mg + HNO_{3 (dilute)} = Mg(NO₃)₂ + N₂O↑ + H₂O;

Zn + HNO_{3 (highly dilute)} = Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O.

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

S + 6HNO₃ = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O;

3P + 5HNO₃ + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO↑.

Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов» — золото. Действие её объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила, NOCl:

HNO₃ + 3HCl = Cl₂ + 2H₂O + NOCl.

Применение азотной кислоты

Азотная кислота – одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в производстве азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, служит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Азотная кислота — урок. Химия, 8–9 класс.

Физические свойства

Азотная кислота HNO3 — бесцветная дымящая на воздухе жидкость с неприятным запахом. При хранении на свету она разлагается и может окрашиваться в жёлтый цвет за счёт образования бурого оксида азота(\(IV\)):

 

4HNO3=2h3O+4NO2↑+O2↑.

 

 

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях и в водном растворе полностью распадается на ионы:

 

HNO3→H++NO3−.

Общие свойства кислот

Азотная кислота реагирует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами с образованием нитратов:

 

CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+h3O,

 

Al(OH)3+3HNO3=Al(NO3)3+3h3O.

 

Азотная кислота вступает в реакции обмена с солями других кислот, если образуется газ или осадок:

 

CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+h3O+CO2↑.

Особые свойства

В отличие от других кислот азотная кислота реагирует с большинством металлов, кроме благородных.

 

Обрати внимание!

В реакциях азотной кислоты с металлами никогда не образуется водород.

Окислителем в этих реакциях выступает атом азота кислотного остатка, поэтому продуктами реакции являются соединения азота в разной степени окисления. Состав соединений зависит от активности металла и концентрации азотной кислоты. Так, при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью образуется бурый оксид азота(\(IV\)):

 

4HN+5O3+Cu0=Cu+2(NO3)2+2N+4O2+2h3O.

 

Медь с концентрированной азотной кислотой

  

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с медью продукт реакции — бесцветный оксид азота(\(II\)):

 

8HN+5O3+3Cu0=3Cu+2(NO3)2+2N+2O+4h3O.

 

Обрати внимание!

Концентрированная азотная кислота пассивирует железо и алюминий.

На их поверхности под действием концентрированной кислоты образуется прочная плёнка, которая защищает металл от дальнейшей реакции. Поэтому концентрированную азотную кислоту можно транспортировать в стальных или алюминиевых цистернах.

 

Азотная кислота способна окислять и другие неорганические и органические вещества. Органические вещества могут воспламеняться при соприкосновении с азотной кислотой, и работа с ней требует аккуратности и осторожности.

Азотная кислота используется в промышленности для получения:

• минеральных удобрений,
• лекарств,
• взрывчатых веществ,
• пластмасс,
• красителей,
• лаков.

www.yaklass.ru

No related posts.