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 + H₂O

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Na₂CO₃ + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO

2↑

• 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 + H₂O

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 + NH₄

NO₃ + 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

Азотная кислота

Азотная кислота (HNO3) — одноосновная неорганическая кислота, представляющая собой прозрачную жидкость с неприятным удушливым запахом.
Кристаллизуется при температуре -42⁰С, закипает при 83⁰С. Образует с водой азеотропную смесь с процентным содержанием  компонентов: H₂O — 32% и HNO₃ — 68%.

Эта смесь кипит при +120,5⁰С.  Находясь на воздухе способна «дымиться», что приводит к образованию тумана.
HNO3 является сильным электролитом.
Безводная азотная кислота неустойчива, при солнечном свете происходит её разложение:

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑+ 2H₂O

Чем выше температура и концентрация раствора, тем быстрее происходит реакция разложения.
Интересным и немаловажным фактом является то, что степень окисления (СО) азота в кислоте и его валентность не совпадают. Азот в данном соединении проявляет СО, равную пяти H⁺¹N⁺⁵O^-2₃.
Однако максимальная допустимая валентность азота равна четырём, так как у него есть всего 4 электронных облака, на которых и расположены валентные электроны.

История открытия

Азотная кислота прошла долгий исторический путь, прежде чем стала узнаваема. Первым получил и описал её арабский алхимик Гебер (Джабир) на рубеже VIII-IX веков. Интересно то, что азотная кислота высоких концентраций была впервые получена только в XVII веке немецким алхимиком И.Глаубером. При этом молекулярный состав вещества был неизвестен.
В 20-х годах XIX века Ж. Гей-Люссак вывел формулу, которая закрепилась и используется при обозначении азотной кислоты по сей день.

Химические свойства

Азотная кислота обладает сильными окислительными свойствами. Реагирует со многими неметаллами, при этом образуя соответствующие кислоты. Например, если к концентрированной азотной кислоте добавить серу и прокипятить эту смесь, то произойдёт образование серной кислоты.

Азотная кислота оказывает действие на многие металлы, в ходе реакции образуется соль, вода и газ. На то, какой именно газ выделится, влияет концентрация кислоты и активность металла. С повышением концентрации азотной кислоты восстановление будет происходить хуже. Эта зависимость выражается следующим образом:

NO₂ → NO → N₂O → N₂ → NH₄NO₃
←                                                            →
Повышение концентрации кислоты            Повышение активности металла

Так, при взаимодействии HNO₃(конц.) с металлом, который стоит правее водорода в ряду напряжений, образуется NO₂↑:

Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Разбавленная кислота реагирует с таким металлом с выделением NO↑:

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

С активными металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода реакция выглядит следующим образом:

8Li + 10HNO₃(разб.) = 8LiNO₃+ NH₄NO₃↑ + 3H₂O

С такими металлами, как золото, платина, палладий, тантал азотная кислота не взаимодействует, какой бы высокой ни была её концентрация. HNO₃(конц.) на холоде пассивирует такие элементы, как: Fe, Al, Cr, Be, Co, Ni. Они покрываются оксидной плёнкой, из-за чего становятся неактивными.

Но существует смесь азотной и соляной кислот в пропорции 1:3, которая носит интересное название “царская водка”. Это сильнейшее вещество способно растворить те металлы, которые  в принципе не вступают в реакцию с азотной кислотой, одним из примеров является золото. Кстати, от этого и происходит название, ведь золото называют “царём металлов”. Действие этого необычного вещества обуславливается выделением таких газов, как хлор и хлорид нитрозила (NOCl) в результате взаимодействия:

HNO₃ + 3HCl = Cl₂ + NOCl + 2H₂O

Азотная кислота способна вытеснить слабые кислоты из их солей:

CaCO₃ + HNO₃ = Ca(NO₃) + CO₂↑ + H₂O

Вступает в реакцию с оксидами (амфотерными и основными), в результате образуется соль и вода:

Al₂O₃ + 6HNO₃ = 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

Также соль и вода образуются в результате реакции с щелочами и гидроксидами амфотерных металлов:

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

Взаимодействие с органическими веществами. Азотную кислоту используют в процессе получения нитросоединений. В области органического синтеза нашла применение смесь концентрированной азотной и серной кислот. Она получила название нитрующей.

Такие органические вещества, как амины, скипидар, контактируя с азотной кислотой способны самовоспламеняться.

Реакция взаимодействия какого-либо белка с азотной кислотой сопровождается появлением ярко-жёлтой окраски – ксантопротеиновая реакция. Это происходит из-за нитрования ароматических систем.

Получение

Схема, по которой получают азотную кислоту в промышленных условиях, выглядит следующим образом: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃.

1.      Аммиак окисляют до оксида азота (II) в присутствии платинового катализатора:

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

2.      Полученный оксид азота (II) окисляют до оксида азота (IV):

2NO + O₂ = 2NO₂

3.    Оксид азота (IV) абсорбируют водой в избытке О₂:

4NO₂↑ + O₂↑+ 2H₂O = 4HNO₃

Концентрация азотной кислоты, полученной этим способом, не превышает 60%. При необходимости её концентрируют. В промышленных условиях выпускают разбавленную HNO3 с концентрацией 45, 47 и 55% и концентрированную 96-98%.
Транспортировку концентрированной HNO3  выполняют в алюминиевых цистернах, а разбавленной – в цистернах, изготовленных из кислотоупорной стали.
Если азотную кислоту необходимо получить в лабораторных условиях, то проводится следующая реакция:

        NaNO₃ + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃

Применение

Азотная кислота является одним из основных азотных соединений. Её используют при производстве минеральных удобрений (различные селитры), взрывчатых веществ (тринитротолуол), также она входит в состав некоторых органических красителей. Является важным компонентом ракетного топлива, который играет роль окислителя. С её помощью повышается количество выделенного тепла и эффективность сгорания.
Ювелиры с помощью азотной кислоты определяют содержание золота в сплаве. В металлургии азотной кислотой растворяют и травят металлы.

hishnik-school.ru

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

Азотная кислота

Азотная кислота – сильная кислота. Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. В небольших количествах образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.

Под  действием  света она частично разлагается:

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂

Азотную кислоту в промышленности получают в три стадии. На первой стадии происходит контактное окисление аммиака до оксида азота (П):

4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

На второй стадии происходит окисление оксида азота (П) до оксида азота (IV) кислородом воздуха:

2NO + O₂ = 2NO₂

На третьей стадии оксид азота (IV) поглощается водой в присутствии O₂:

4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃

В результате получается  60-62% -ная азотная кислота. В лаборатории её получают действием концентрированной азотной кислоты на нитраты при слабом нагревании:

NaNO₃ + h3SO₄ = NaHSO₄ + HNO₃

Молекула азотной кислоты имеет плоское строение. В ней имеется четыре связи с атомом азота: 

Однако два атома кислорода равноценны, так как между ними четвёртая связь атома азота делится поровну, а перешедший от него электрон принадлежит им в равной степени. Таким образом, формулу азотной кислоты можно представить в виде:

                                                                                                       

Азотная кислота является одноосновной кислотой, образует только средние соли – нитраты. Азотная кислота проявляет все свойства кислот: реагирует с оксидами металлов, гидроксидами, солями:

2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂  + H₂O

2HNO₃ + Ba(OH)₂ = Ba(NO₃)₂ + 2H₂O

2HNO₃ + CaCO₃ = Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Концентрированная азотная кислота реагирует со всеми металлами (кроме золота, платины, палладия) с образованием нитратов, оксида азота (+4). воды:

Zn + 4HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Формально концентрированная азотная кислота не реагирует с железом, алюминием, свинцом, оловом, но на их поверхности она образует оксидную плёнку, предохраняющую растворение общей массы металла:

2Al + 6HNO₃ =  Al₂O₃ + 6NO₂ + 3H₂O

В зависимости от степени разбавленности,  азотная кислота образует следующие продукты реакции:

3Mg + 8HNO₃ (30%) = 3Zn(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

4Mg + 10HNO₃ (20%) = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

Сильно разбавленная азотная кислота с активными металлами образует соединения азота (-3), по сути: аммиак, но вследствие избытка азотной кислоты он образует нитрат аммония:

4Ca + 10HNO₃  =  4Ca(NO₃)₂ + Nh5NO₃ + 3H₂O

Активные металлы с сильно разбавленной кислотой на холоде могут образовывать азот:

5Zn + 12HNO₃  =  5Zn(NO₃)₂  +  N₂  +  6H₂O

Металлы: золото, платина, палладий реагируют с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной соляной кислоты:

Au + 3HCl + HNO₃ = AuCl3 + NO + 2H₂O

Азотная кислота, как сильный окислитель, окисляет простые вещества – неметаллы:

6HNO₃ +  S = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

2HNO₃ +  S = H₂SO₄ + 2NO

5HNO₃ +  P = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Кремний окисляется азотной кислотой до оксида:

4HNO₃ + 3Si = 3SiO₂ + 4NO + 2H₂O

В присутствии фтористоводородной кислоты азотная кислота растворяет кремний:

4HNO₃ + 12HF + 3Si = 3SiF₄ + 4NO + 8H₂O

Азотная кислота способна окислять сильные кислоты:

HNO₃ + 3HCl = Cl₂ + NOCl + 2H₂O

Азотная кислота способна окислять как слабые кислоты, так и сложные вещества:

6HNO₃ + HJ = HJO₃ + NO₂ + 3H₂O

FeS + 10HNO₃  =  Fe(NO₃)₂ + SO₂ + 7NO₂ + 5H₂O

Соли азотной кислоты – нитраты хорошо растворимы в воде. Соли щелочных металлов и аммония называются селитрами. Нитраты обладают менее сильной окислительной активностью, однако в присутствии кислот могут растворять даже неактивные металлы:

3Cu + 2KNO₃ + 4H₂SO₄ = 3CuSO₄ + K₂SO₄ + 2NO + 4H₂O

Нитраты в кислой среде окисляют соли металлов с меньшей валентностью до их солей с высшей валентностью:

3FeCl₂ + KNO₃ + 4HCl = 3FeCl₃ + KCl + NO + 2H₂O

Характерной особенностью нитратов является образование кислорода при их разложении. При этом продукты реакции могут быть различны и зависеть от положения металла в ряду активности. Нитраты первой группы (от лития до алюминия) разлагаются с образованием нитритов и кислорода:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂

Нитраты второй группы (от алюминия до меди) разлагаются с образованием оксида металла, кислорода и оксида азота (IV):

2Zn(NO₃)2 = 2ZnO + 4NO2 + O₂

Нитраты третьей группы (после меди) разлагаются на металл, кислород и оксид азота (IV):

Hg(NO₃)₂ = Hg + 2NO₂ + O₂

Нитрат аммония при разложении не образует кислород:

NH₄NO₃ = N₂O+ 2H₂O

Сама же азотная кислота разлагается по механизму нитратов второй группы:

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂

Если у Вас есть вопросы, приглашаю Вас на свои уроки химии. Записывайтесь в расписании на сайте.

Спасибо за внимание!
Ваш Владимир Смирнов.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Азотная кислота

3) Взаимодействие Металлов с разбавленной, концентрированной азотной кислотой (примеры)

Азотная кислота (HNO₃)

Особенностью азотной кислоты является то, что азот, входящий в состав NO₃^— имеет высшую степень окисления +5 и поэтому обладает сильными окислительными свойствами. Максимальное значение электродного потенциала для нитрат-иона равно 0,96 В, поэтому азотная кислота – более сильный окислитель, чем серная. Роль окислителя в реакциях взаимодействия металлов с азотной кислотой выполняет N⁵⁺. Следовательно, водород H₂ никогда не выделяется при взаимодействии металлов с азотной кислотой (независимо от концентрации). HNO_{3(разб,конц)} – разрушает все Me за исключением Au и некоторых Ме платиновой группы. Процесс протекает по схеме:

 

Me + HNO₃  Me(NO₃)_n+ H₂O + продукт восстановления HNO₃ (N⁺⁴O₂,N⁺²O,N₂⁺¹O,N₂⁰,N^-3H₃)

 

Продукты восстановления HNO₃:

Реакции протекают по схеме:

• Активные Me до Zn включительно: Акт. Ме(до Zn включ.)+HNO_3р→NH₃(NH₄NO₃) Акт. Ме(до Zn включ.)+HNO_3к→N₂O(N₂, NO)

• Малоактивные Me(после Zn): Малоактивные Me(после Zn)+HNO_3р→NO Малоактивные Me(после Zn)+HNO_3к→NO₂

НNO_3р более сильный окислитель, чемНNO_3к

Концентрированная азотная кислота

Реакция взаимодействия с HNO_{3 (конц.)} протекает по схеме, представленной выше. С концентрированной азотной кислотой не взаимодействуют благородные металлы (Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt), а ряд металлов (Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni) при низкой температуре пассивируются концентрированной азотной кислотой. Реакция возможна при повышении температуры. HNO_{3 к,хол} пассивирует некоторые Ме аналогично H₂SO_{4 к,хол}

Например, 2Fe+6HNO_{3 к, хол}→Fe₂O₃↓+3H₂O+6NO₂↑

Примеры:

 

Активный металл

         8K + 10HNO_3(конц.) → 8KNO₃ +N₂O+5H₂O

 

8│ K⁰ – e→ K⁺— окисление

1│ 2NO₃^— +8e+10H⁺→ N₂O+5H₂O — восстановление

        

 

Металл малоактивный

Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

1│Cu⁰ – 2e →Cu²⁺ — окисление

2│ N⁵⁺O₃+e+2H⁺→ N⁴⁺O₂+H₂O- восстановление

 

Разбавленная азотная кислота

Продукт восстановления азотной кислоты в разбавленном растворе зависит от активности металла, участвующего в реакции:

Примеры:

         Активный металл

         4Mg + 10HNO_3(разб.) → 4Mg(NO₃)₂ + 3H₂O + NH₄NO₃

 

4│ Mg⁰ – 2e → Mg²⁺ — окисление

1│ N⁵⁺ + 8e → N^3- — восстановление

         Выделяющийся в процессе восстановления азотной кислоты аммиак сразу взаимодействует с избытком азотной кислоты, образуя соль – нитрат аммония NH₄NO₃:

         NH₃ + HNO₃ → NH₄NO_3.

         Металл средней активности

8Al + 30HNO_3(разб.) → 8 Al(NO₃)₃ + 3N₂O+15H₂O

 

8│ Al⁰ – 3e → Al³⁺ — окисление

3│ 2NO^—₃+8e+10H⁺ → N₂O↑+5H₂O- восстановление

 

         Кроме молекулярного азота (N₂) при взаимодействии металлов средней активности с разбавленной азотной кислотой образуется в равном количестве оксид азота (I) – N₂O. В уравнении реакции нужно писать одно из этих веществ.

         Металл малоактивный

3Cu+ 8HNO_3(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO↑

        

3│ Cu⁰ – 2e →Cu2⁺ — окисление

2│ N⁵⁺ + 3e → N²⁺ — восстановление

studfile.net

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)

 

Одновременное окисление катиона и аниона:

14HNO₃(к) + Cu₂S →  H₂SO₄ + 2Cu(NO₃)₂ + 10NO₂ + 6H₂O.

chemrise.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

2HNO₃ + 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 ↑ + 6H₂O    (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↑ + 2H₂O.

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