6.38. Азотная кислота кратко

Получение

В основе промышленного получения азотной кислоты лежат реакции последовательного окисления аммиака, которые можно представить схемой:

и отразить уравнениями реакций:

1) каталитическое окисление аммиака:

;

2) самопроизвольное окисление оксида азота(II):

;

3) поглощение оксида азота(IV) водой в присутствии кислорода:

,

а также

.

В лаборатории азотную кислоту можно получить взаимодействием твердой соли (селитры — нитрата натрия или калия) с концентрированной серной кислотой:

.

Этот способ предложил еще в XVII веке немецкий химик и аптекарь Рудольф Глаубер, а полученную кислоту назвал «спиритус нитри» — «дух селитры».

Физические свойства

Азотная кислота в интервале температур от ‒41,6 до +82,6 °С является жидкостью. Запах резкий, удушливый. Плотность — 1,51 г/см3 (меньше, чем у серной, но выше, чем у соляной кислоты). Смешивается с водой в любых соотношениях (неограниченная растворимость). При хранении может быть слегка окрашена в бурый цвет вследствие разложения с образованием бурого газа NO2:

4HNO3 = 4NO2↑ + 2H2O + O2↑.

Химические свойства

HNO3 — сильная одноосновная кислота, проявляет общие свойства кислот, обусловленные ионом водорода, а окислительные свойства — за счет атома азота в достаточно высокой степени окисления +5.

I. Общие химические свойства. К общим химическим свойствам азотной кислоты относятся ее действие на индикаторы и образование солей. Изменение окраски индикаторов происходит за счет ионов водорода Н+, образующихся при диссоциации кислоты:

.

Соли (нитраты) образуются при взаимодействии с основными и амфотерными оксидами (1), гидроксидами металлов (2), другими солями (3):

1
2
3

II. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Окислительные свойства азотной кислоты. Эти свойства HNO3 проявляет в реакциях с металлами, неметаллами, органическими веществами.

Она окисляет металлы, расположенные в ряду активности как до водорода, так и после водорода, кроме золота и платины. Так, при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью и другими малоактивными металлами (Ag, Hg и др.) продуктом восстановления является оксид азота(IV) — бурый газ:

,

а в разбавленной азотной кислоте — оксид азота(II):

.

Состав образующихся продуктов зависит как от концентрации азотной кислоты, так и от активности металла. При этом чем ниже концентрация азотной кислоты и выше активность металла, тем сильнее восстанавливается азот.

С более активными металлами продуктами восстановления могут быть N2O, NO, NO2, N2, NH4NO3. В общем виде взаимодействие азотной кислоты с металлами можно представить схемой:

Как правило, в реакции образуется смесь продуктов восстановления с преобладанием отдельных из них.

Вспомним также (9 кл.), что концентрированная азотная кислота при низких температурах не взаимодействует с железом, хромом, алюминием, кобальтом — пассивирует их. Помимо металлов, азотная кислота окисляет многие неметаллы (C, S, P). Органические вещества в концентрированной кислоте могут воспламеняться (амины, скипидар).

Применение азотной кислоты

Азотную кислоту применяют для получения нитратов, например:

Ее широко используют в органическом синтезе.

Нитрованием углеводородов получают нитросоединения (нитробензол — исходное вещество для синтеза анилина и красителей на его основе):

При взаимодействии с органическими веществами, содержащими ОН-группы (глицерин, целлюлоза), получают нитроэфиры:

Нитроглицерин (нитроэфир) используют в медицине и для получения ряда сортов бездымного пороха.

Нитраты

Соли азотной кислоты все без исключения хорошо растворимы в воде. Важнейшим химическим свойством нитратов является их способность разлагаться при нагревании с образованием кислорода. Состав образующихся продуктов зависит от активности металла.

1. Нитраты щелочных и щелочноземельных металлов образуют нитрит и кислород:

.

2. Нитраты металлов, расположенных в ряду активности от магния до меди, разлагаются с образованием оксида металла, оксида азота(IV) и кислорода:

.

3. Нитраты металлов, расположенных в ряду активности после меди, при разложении образуют металл, оксид азота(IV) и кислород:

.

Термическое разложение нитратов можно представить схемой:

Выделение кислорода при разложении позволяет обнаружить нитрат по «вспышке твердой соли на раскаленном угольке» (Приложение 3).

Следует отметить, что нитрат аммония, разлагаясь при температуре не выше 200 °С, кислорода не образует:

.

Применение нитратов. Нитраты натрия, калия, кальция, аммония (NaNO3, КNO3, Са(NO3)2, NH4NO3) называют селитрами и используют в качестве удобрений. Еще одно важное направление использования нитратов — пиротехника: нитраты разлагаются при нагревании с выделением кислорода, который является сильным окислителем, особенно в момент выделения. Кислород при этом служит окислителем других компонентов пороха.

Разложение нитрата натрия можно использовать в лаборатории для получения кислорода:

(продукты — кислород и нитрит натрия — соль слабой азотистой кислоты).

Нитрат серебра(I) — составную часть ляписа — используют в медицинских целях. В пищевой промышленности используют нитрат и нитрит натрия как консерванты (Е251, Е250) для сыров и колбасных изделий. Мясным изделиям эти соли придают яркий розово-красный цвет. Этими солями пользовались еще древние греки и египтяне.

Вопросы, задания, задачи

1. Выпишите из текста параграфа восемь формул нитратов.

2. Перечислите важнейшие физические свойства азотной кислоты.

3. Укажите окраску раствора азотной кислоты при добавлении:

• а) лакмуса;
• б) метилоранжа.

4. Составьте формулы нитратов магния, лития, железа(III), бария.

5. Проанализируйте возможность протекания реакций в растворе между азотной кислотой и солями: хлорид калия, карбонат калия, сульфид натрия, сульфат натрия.

6. Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной формах между азотной кислотой и веществами, формулы которых: Fe2O3, Са(ОН)2, МgСО3.

7. Рассчитайте массу соли, которую можно получить в результате взаимодействия меди и раствора массой 50 г с массовой долей азотной кислоты 60 % (кислота концентрированная).

8. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнениях реакций с участием азотной кислоты:

• S + HNO3(конц) = H2SO4 + NO2↑ + H2O;
• Mg + HNO3(конц) = Mg(NO3)2 + N2 + H2O.

9. Запишите уравнения реакций согласно схеме:

• а) ;
• б) .

10. Какой минимальный объем раствора азотной кислоты с массовой долей 80 % и плотностью 1,45 г/см3 необходим для растворения серебра массой 4,32 г? Реакция протекает по схеме:

Ag + HNO3 → AgNO3 + NO2↑ + H2O.

*Самоконтроль

1. Структурные формулы азотной кислоты:

а)

б)

в)

г)

2. Правильными относительно азотной кислоты являются утверждения:

• а) двухосновная;
• б) валентность азота — IV;
• в) степень окисления атома азота +4;
• г) сильный окислитель.

3. Продуктами взаимодействия разбавленной азотной кислоты с медью являются:

• а) NO;
• б) H2O;
• в) NO2;
• г) Cu(NO3)2.

4. Азотная кислота вступает в реакции обмена с:

• а) Сu;
• б) CаO;
• в) Ca(OH)2;
• г) NH3.

5. Селитрами называют обе соли в ряду:

• а) NH4NO3 и NH4Cl;
• б) NаNO3 и NH4НSO4;
• в) Cu(NO3)2 и AgNO3;
• г) NаNO3 и NH4NO3.