Тип урока: Урок передачи и приобретения новых знаний и умений.

Цели: Повторить и закрепить знания об общих химических свойствах кислот; изучить строение молекулы азотной кислоты, физические и специфические химические свойства азотной кислоты – взаимодействие ее с металлами; познакомить учащихся с промышленным и лабораторным способами получения чистой азотной кислоты.

В результате урока необходимо знать:

1. Состав и строение молекулы азотной кислоты; число ковалентных связей, образуемых атомом азота и степень окисления азота в молекуле азотной кислоты.
2. Общие химические свойства азотной кислоты: взаимодействие с индикаторами (лакмусом и метилоранжем), с основными и амфотерными оксидами, основаниями, с солями более слабых и более летучих кислот.
3. Специфические химические свойства азотной кислоты: взаимодействие ее с металлами.
4. Лабораторный и промышленный способы получения азотной кислоты.

Необходимо уметь:

1. Составлять уравнения химических реакций с позиции теории электролитической диссоциации.
2. Составлять уравнения реакций взаимодействия концентрированной и разбавленной кислоты с металлами с использованием метода электронного баланса.

Методы и методические приемы:

1. Беседа.
2. Самостоятельная работа учащихся по составлению уравнений химических реакций азотной кислоты с металлами.
3. Лабораторная работа по изучению общих химических свойств азотной кислоты;
4. Составление опорного конспекта.
5. Творческая работа: сообщение учащегося о получении азотной кислоты.
6. Демонстрация опытов: взаимодействие разбавленной и концентрированной азотной кислоты с медью.
7. Демонстрация слайдов с помощью мультимедиа проектора.
8. Взаимопроверка и взаимооценка результатов самостоятельной работы.

Оборудование и реактивы:

На столах учащихся: растворы азотной кислоты HNO 3 (20 – 25 %), индикаторы лакмус и метилоранж, раствор гидроксида натрия NaOH, раствор сульфата меди (II) CuSO 4 , раствор сульфата железа (II) FeSO 4 , оксид меди (II) CuO, оксид алюминия Al2O 3 , раствор карбоната натрия Na 2 CO 3 , пробирки, пробиркодержатели.
На столе учителя: концентрированная азотная кислота HNO 3 (60 – 65 %), разбавленная азотная кислота HNO 3 (30 %), штатив с пробирками, медная проволока (кусочки), газоотводная трубка, кристаллизатор с водой, пробиркодержатель, мультимедийная установка (компьютер, проектор, экран).

План урока:
План урока написан на доске и отпечатан для составления опорного конспекта на столах учащихся (Приложение 1)

Ход урока:

I Повторение.

Учитель: На прошлых уроках мы изучили некоторые соединения азота. Давайте вспомним их.
Ученик: Это аммиак, соли аммония, оксиды азота.
Учитель: Какие оксиды азота являются кислотными?
Ученик: Оксид азота (III) N 2 O 3 – азотистый ангидрид и оксид азота (V) N 2 O 5 – азотный ангидрид, ему соответствует азотная кислота HNO3.
Учитель: Каков качественный и количественный состав азотной кислоты?

Учитель пишет на доске формулу азотной кислоты и просит ученика расставить степени окисления

Ученик: Молекула состоит из трех химических элементов: H, N, O – из одного атома водорода, одного атома азота и трех атомов кислорода.

II Состав и строение HNO 3

Учитель: Как же образуется молекула азотной кислоты?

Учитель показывает презентацию об азотной кислоте (Приложение 2 – презентация, Приложение 3 – текст пояснения к презентации)

III Физические свойства:

Учитель: Теперь переходим к изучению физических свойств азотной кислоты.

Учащиеся составляют краткое описание физических свойств азотной кислоты.

Учитель на демонстрационном столе показывает, что представляет собой концентрированная азотная кислота HNO (60 – 65 %) - бесцветная жидкость, «дымящаяся на воздухе», с едким запахом. Концентрированная 100 % - ая HNO 3 иногда окрашена в желтоватый цвет, т.к. она летучая и нестойкая, и при комнатной температуре разлагается с выделением оксида азота (IV) или «бурого» газа, именно поэтому ее хранят в бутылках из темного стекла.

Учитель на доске пишет уравнение химической реакции разложения азотной кислоты:

Учитель: Азотная кислота гигроскопична, смешивается с водой в любых отношениях. В водных растворах – сильный электролит, при температуре – 41,6 0 С затвердевает. На практике применяется 65 % азотная кислота, она не дымит, в отличие от 100 % - ой.

IV Химические свойства

Учитель: Переходим к следующему этапу урока. Азотная кислота – сильный электролит. Следовательно, ей будут присущи все общие свойства кислот. С какими веществами реагируют кислоты?
Ученик: С индикаторами, с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, с солями более слабых и летучих кислот, с металлами.
Учитель: Перед вами общие свойства кислот.

Включается мультимедийная установка. Учитель показывает презентацию об общих химических свойствах кислот (Приложение 4).

Учитель: Проведем экспериментальный этап урока. Ваша задача – провести химические реакции, подтверждающие химические свойства кислот, на примере азотной кислоты. Работать будете группами по 4 человека. На партах лежат инструкции к лабораторным опытам (Приложение 5). В тетрадях надо составить уравнения химических реакций в молекулярном и ионном виде.

Учитель: Переходим к специфическим химическим свойствам азотной кислоты. Следует отметить, что азотная кислота, и разбавленная, и концентрированная, при взаимодействии с металлами не выделяет водород, а может выделять различные соединения азота – от аммиака до оксида азота (IV).

Включается мультимедийная установка. Учитель показывает презентацию о возможных продуктах восстановления азотной кислоты (Приложение 6).

Учитель: Посмотрим на схему. У каждого на столах лежат схемы восстановления азотной кислоты (разбавленной и концентрированной) металлами (Приложение 7).

1. Взаимодействие разбавленной азотной кислоты с медью. Собирание оксида азота (II) над водой.
2. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью. Получение оксида азота (IV).

На доске записывает уравнения реакций:

Учитель: На основе опытов можно сделать выводы:

Учитель: Пользуясь схемами восстановления концентрированной и разбавленной азотной кислоты металлами, а также учебником на стр. 127, перейдем к самостоятельной работе по вариантам (Приложение 8). Каждый выполняет свой вариант. Вам предложены карточки – задания. Время работы 5-7 минут.

Включается мультимедийная установка. Учитель показывает правильные варианты ответов (Приложение 9). Учащиеся проверяют правильность выполнения задания.

V Получение азотной кислоты HNO 3

Ученик: (сообщение) В лаборатории азотную кислоту получают взаимодействием калийной или натриевой селитры с концентрированной серной кислотой при нагревании или без нагревания:

В промышленности азотную кислоту получают каталитическим окислением аммиака, синтезированного из азота воздуха:

Ученик показывает схему получения азотной кислоты (Приложение 10), а учащиеся записывают уравнения реакций в тетрадь.

VI Заключение

Учитель: На сегодняшнем уроке мы познакомились с составом и строением азотной кислоты. Повторили и закрепили общие свойства кислот на примере азотной кислоты, закрепили свои знания по теории ТЭД, теории строения атома и химической связи. Изучили специфические свойства азотной кислоты, а именно взаимодействие ее с металлами. Познакомились со способами получения азотной кислоты.

Д/з: § 33, упр. 4 на стр. 128 учебника;
задачи: 4 – 35, 4 – 41 задачник;
выучить конспект.

Список литературы

1. Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н., Жегин А.Ю. Химия: учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана – Граф, 2004.
2. Энциклопедия для детей. Химия. – М.: Аванта, 2000.
3. Максименко О.О. Химия. Пособие для поступающих в вузы. – М.: Эксмо, 2003.
4. Полосин В.С., Прокопенко В.Г. Практикум по методике преподавания химии. Учебное пособие. – М.: Просвещение, 1989.
5. Мартыненко Б.В. Химия: Кислоты и основания. – М.: Просвещение, 2000.

Азотистая и азотная кислоты и их соли

Азотистая кислота существует либо в растворе, либо в газовой фазе. Она неустойчива и при нагревании распадается в парах:

2HNO 2 «NO+NO 2 +Н 2 О

Водные растворы этой кислоты при нагревании разлагаются:

3HNO 2 «HNO 3 +H 2 O+2NO

Эта реакция обратимая, поэтому, хотя растворение NO 2 и со­провождается образованием двух кислот: 2NO 2 + Н 2 O=HNO 2 +HNO 3

практически взаимодействием NO 2 с водой получают HNO 3:

3NO 2 +H 2 O=2HNO 3 +NO

По кислотным свойствам азотистая кислота лишь немного сильнее уксусной. Соли ее называются нитритами и в отличие от самой кислоты являются устойчивыми. Из растворов ее солей можно добавлением серной кислоты получить раствор HNO 2:

Ba(NO 2) 2 +H 2 SO 4 =2HNO 2 +BaSO 4 ¯

На основе данных о ее соединениях предполагают два типа структуры азотистой кислоты:

которым соответствуют нитриты и нитросоединения. Нитриты активных металлов имеют структуру I типа, а малоактивных ме­таллов - II типа. Почти все соли этой кислоты хорошо раствори­мы, но нитрит серебра труднее всех. Все соли азотистой кислоты ядовиты. Для химической технологии важны KNO 2 и NaNO 2 , которые необходимы для производства органических красите­лей. Обе соли получают из оксидов азота:

NO+NO 2 +NaOH=2NaNO 2 +Н 2 О или при нагревании их нитратов:

KNO 3 +Pb=KNO 2 +PbO

Pb необходим для связывания выделяющегося кислорода.

Из химических свойств HNO 2 сильнее выражены окислитель­ные, при этом сама она восстанавливается до NO:

Однако можно привести много примеров таких реакций, где азотистая кислота проявляет восстановительные свойства:

Определить присутствие азотистой кислоты и ее солей в рас­творе можно, если прибавить раствор иодида калия и крахмала. Нитрит-ион окисляет анион иода. Эта реакция требует присутст­вия Н + , т.е. протекает в кислой среде.

Азотная кислота

В лабораторных условиях азотную кислоту можно получить действием концентрированной серной кислоты на нитраты:

NaNO 3 +H 2 SO 4(к) =NaHSO 4 +HNO 3 Реакция протекает при слабом нагревании.

Получение азотной кислоты в промышленных масштабах осуществляется каталитическим окислением аммиака кислоро­дом воздуха:

1. Вначале смесь аммиака с воздухом пропускают над платино­вым катализатором при 800°С. Аммиак окисляется до оксида азота (II):

4NH 3 + 5O 2 =4NO+6Н 2 О

2 . При охлаждении происходит дальнейшее окисление NO до NO 2: 2NO+O 2 =2NO 2

3. Образующийся оксид азота (IV) растворяется в воде в присутст­вии избытка О 2 с образованием HNO 3: 4NO 2 +2Н 2 O+O 2 =4HNO 3

Исходные продукты - аммиак и воздух - тщательно очища­ют от вредных примесей, отравляющих катализатор (сероводо­род, пыль, масла и т.п.).

Образующаяся кислота является разбавленной (40-60% -ной). Концентрированную азотную кислоту (96-98% -ную) получают перегонкой разбавленной кислоты в смеси с концентрированной серной кислотой. При этом испаряется только азотная кислота.

Физические свойства

Азотная кислота - бесцветная жидкость, с едким запахом. Очень гигроскопична, «дымит» на воздухе, т.к. ее пары с влагой воздуха образуют капли тумана. Смешивается с водой в любых соотношениях. При -41,6°С переходит в кристаллическое состо­яние. Кипит при 82,6°С.

В HNO 3 валентность азота равна 4, степень окисления +5. Структурную формулу азотной кислоты изображают так:

Оба атома кислорода, связанные только с азотом, равноцен­ны: они находятся на одинаковом расстоянии от атома азота и несут каждый по половинному заряду электрона, т.е. четвертая часть азота разделена поровну между двумя атомами кислорода.

Электронную структуру азотной кислоты можно вывести так:

1. Атом водорода связывается с атомом кислорода ковалентной связью:

2. За счет неспаренного электрона атом кислорода образует кова­лентную связь с атомом азота:

3. Два неспаренных электрона атома азота образуют ковалентную связь со вторым атомом кислорода:

4. Третий атом кислорода, возбуждаясь, образует свободную 2р- орбиталь путем спаривания электронов. Взаимодействие непо­деленной пары азота со свободной орбиталью третьего атома кис­лорода приводит к образованию молекулы азотной кислоты:

Химические свойства

1. Разбавленная азотная кислота проявляет все свойства кислот. Она относится к сильным кислотам. В водных растворах диссо­циирует:

HNO 3 «Н + +NO - 3 Под действием теплоты и на свету частично разлагается:

4HNO 3 =4NO 2 +2Н 2 O+O 2 Поэтому хранят ее в прохладном и темном месте.

2. Для азотной кислоты характерны исключительно окислитель­ные свойства. Важнейшим химическим свойством является взаимодействие почти со всеми металлами. Водород при этом никогда не выделяется. Восстановление азотной кислоты зави­сит от ее концентрации и природы восстановителя. Степень окисления азота в продуктах восстановления находится в ин­тервале от +4 до -3:

HN +5 O 3 ®N +4 O 2 ®HN +3 O 2 ®N +2 O®N +1 2 O®N 0 2 ®N -3 H 4 NO 3

Продукты восстановления при взаимодействии азотной кисло­ты разной концентрации с металлами разной активности при­ведены ниже в схеме.

Концентрированная азотная кислота при обычной температу­ре не взаимодействует с алюминием, хромом, железом. Она пере­водит их в пассивное состояние. На поверхности образуется плен­ка оксидов, которая непроницаема для концентрированной кислоты.

3. Азотная кислота не реагирует с Pt, Rh, Ir, Та, Au. Платина и золото растворяются в «царской водке» - смеси 3 объемов концентрированной соляной кислоты и 1 объема концентриро­ванной азотной кислоты:

Au+НNO 3 +3НСl= AuСl 3 +NO­+2Н 2 О НСl+AuСl 3 =H

3Pt+4HNO 3 +12НСl=3PtCl 4 +4NO­+8H 2 O 2HCl+PtCl 4 =H 2

Действие «царской водки» заключается в том, что азотная кис­лота окисляет соляную до свободного хлора:

HNO 3 +HCl=Сl 2 +2Н 2 О+NOCl 2NOCl=2NO+Сl 2 Выделяющийся хлор соединяется с металлами.

4. Неметаллы окисляются азотной кислотой до соответствующих кислот, а она в зависимости от концентрации восстанавливает­ся до NO или NO 2:

S+бНNO 3(конц) =H 2 SO 4 +6NO 2 ­+2Н 2 ОР+5НNO 3(конц) =Н 3 РO 4 +5NO 2 ­+Н 2 О I 2 +10HNO 3(конц) =2HIO 3 +10NO 2 ­+4Н 2 О 3Р+5HNO 3(p азб) +2Н 2 О= 3Н 3 РО 4 +5NO­

5. Она также взаимодействует с органическими соединениями.

Соли азотной кислоты называются нитратами, представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Их получают при действии HNO 3 на металлы, их оксиды и гидрокси­ды. Нитраты калия, натрия, аммония и кальция называются се­литрами. Селитры используются главным образом как минераль­ные азотные удобрения. Кроме того, KNO 3 применяют для приготовления черного пороха (смесь 75% KNO 3 , 15% С и 10% S). Из NH 4 NO 3 , порошка алюминия и тринитротолуола изготавлива­ют взрывчатое вещество аммонал.

Соли азотной кислоты при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов:

Разложение при нагревании (термолиз) - важное свойство солей азотной кислоты.

2KNO 3 =2KNO 2 +O 2 ­

2Cu(NO 3) 2 =2CuO+NO 2 ­+O 2 ­

Соли металлов, расположенных в ряду левее Mg, образуют нитриты и кислород, от Mg до Cu - оксид металла, NO 2 и кисло­род, после Си - свободный металл, NO 2 и кислород.

Применение

Азотная кислота - важнейший продукт химической про­мышленности. Большие количества расходуются на приготовле­ние азотных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, пласт­масс, искусственных волокон и др. материалов. Дымящая

азотная кислота применяется в ракетной технике в качестве окис­лителя ракетного топлива.

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:

4 HNO 3 = 4 NO 2 + 2 H 2 O + O 2

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

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

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

2NO + O 2 = 2NO 2

На третьей стадии оксид азота (IV) поглощается водой в присутствии O 2:

4NO 2 + 2H 2 O + O 2 = 4HNO 3

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

NaNO 3 + H2SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3

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:

2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O

2HNO 3 + Ba(OH) 2 = Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O

2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O

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

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

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 + 6HNO 3 = Al 2 O 3 + 6NO 2 + 3H 2 O

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

3Mg + 8HNO 3 (30%) = 3Zn(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

4Mg + 10HNO 3 (20%) = 4Zn(NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O

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

4Ca + 10HNO 3 = 4Ca(NO 3) 2 + NH4NO 3 + 3H 2 O

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

5Zn + 12HNO 3 = 5Zn(NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O

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

Au + 3HCl + HNO 3 = AuCl3 + NO + 2H 2 O

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

6HNO 3 + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

2HNO 3 + S = H 2 SO 4 + 2NO

5HNO 3 + P = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O

Кремний окисляется азотной кислотой до оксида:

4HNO 3 + 3Si = 3SiO 2 + 4NO + 2H 2 O

В присутствии фтористоводородной кислоты азотная кислота растворяет кремний:

4HNO 3 + 12HF + 3Si = 3SiF 4 + 4NO + 8H 2 O

Азотная кислота способна окислять сильные кислоты:

HNO 3 + 3HCl = Cl 2 + NOCl + 2H 2 O

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

6HNO 3 + HJ = HJO 3 + NO 2 + 3H 2 O

FeS + 10HNO 3 = Fe(NO 3) 2 + SO 2 + 7NO 2 + 5H 2 O

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 + 2KNO 3 + 4H 2 SO 4 = 3CuSO 4 + K 2 SO 4 + 2NO + 4H 2 O

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

3FeCl 2 + KNO 3 + 4HCl = 3FeCl 3 + KCl + NO + 2H 2 O

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:

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2

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

2Zn(NO 3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O 2

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

Hg(NO 3) 2 = Hg + 2NO 2 + O 2

Нитрат аммония при разложении не образует кислород:

NH 4 NO 3 = N 2 O+ 2H 2 O

Сама же азотная кислота разлагается по механизму нитратов второй группы:

4HNO 3 = 4NO 2 + 2H 2 O + O 2

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

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Азотная кислота HNO 3 - бесцветная жидкость, имеет резкий запах, легко испаряется. При попадании на кожу азотная кислота может вызвать сильные ожоги (на коже образуется характерное желтое пятно, его сразу же следует промыть большим количеством воды, а затем нейтрализовать содой NaHCO 3)

Азотная кислота

Молекулярная формула: HNO 3 , B(N) = IV, С.О. (N) = +5

Атом азота образует 3 связи с атомами кислорода по обменному механизму и 1 связь - по донорно-акцепторному механизму.

Физические свойства

Безводная HNO 3 при обычной температуре - бесцветная летучая жидкость со специфическим запахом (т. кип. 82,6"С).

Концентрированная «дымящая» HNO 3 имеет красный или желтый цвет, так как разлагается с выделением NO 2 . Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях.

Способы получения

I. Промышленный - 3-стадийный синтез по схеме: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3

1 стадия: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O

2 стадия: 2NO + O 2 = 2NO 2

3 стадия: 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3

II. Лабораторный - длительное нагревание селитры с конц. H 2 SO 4:

2NaNO 3 (тв.) +H 2 SO 4 (конц.) = 2HNO 3 + Na 2 SO 4

Ba(NO 3) 2 (тв) +H 2 SO 4 (конц.) = 2HNO 3 + BaSO 4

Химические свойства

HNO 3 как сильная кислота проявляет все общие свойства кислот

HNO 3 → H + + NO 3 -

HNO 3 - очень реакционноспособное вещество. В химических реакциях проявляет себя как сильная кислота и как сильный окислитель.

HNO 3 взаимодействует:

а) с оксидами металлов 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O

б) с основаниями и амфотерными гидроксидами 2HNO 3 + Cu(OH) 2 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

в) с солями слабых кислот 2HNO 3 + СaСO 3 = Ca(NO 3) 2 + СO 2 + H 2 O

г) с аммиаком HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO 3

Отличие HNO 3 от других кислот

1. При взаимодействии HNO 3 с металлами практически никогда не выделяется Н 2 , так как ионы H + кислоты не участвуют в окислении металлов.

2. Вместо ионов H + окисляющее действие оказывают анионы NO 3 - .

3. HNO 3 способна растворять не только металлы, расположенные в ряду активности левее водорода, но и малоактивные металлы - Си, Аg, Нg. В смеси с HCl растворяет также Au, Pt.

HNO 3 - очень сильный окислитель

I. Окисление металлов:

Взаимодействие HNO 3: а) с Me низкой и средней активности: 4HNO 3 (конц.) + Сu = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O

8HNO 3 (разб.) + ЗСu = 2NO + 3Cu(NO 3) 2 + 4H 2 O

б) с активными Me: 10HNO 3 (разб.) + 4Zn = N 2 O + 4Zn(NO 3) 2 + 5H 2 O

в) с щелочными и щелочноземельными Me: 10HNO 3 (оч. разб.) + 4Са = NH 4 NO 3 + 4Ca(NO 3) 2 + 3H 2 O

Очень концентрированная HNO 3 при обычной температуре не растворяет некоторые металлы, в том числе Fe, Al, Cr.

II. Окисление неметаллов:

HNO 3 окисляет Р, S, С до их высших С.О., сама при этом восстанавливается до NO (HNO 3 разб.) или до NO 2 (HNO 3 конц).

5HNO 3 + Р = 5NO 2 + H 3 PO 4 + H 2 O

2HNO 3 + S = 2NO + H 2 SO 4

III. Окисление сложных веществ:

Особенно важными являются реакции окисления сульфидов некоторых Me, которые не растворяются в других кислотах. Примеры:

8HNO 3 + PbS = 8NO 2 + PbSO 4 + 4H 2 O

22HNO 3 + ЗСu 2 S = 10NO + 6Cu(NO 3) 2 + 3H 2 SO 4 + 8H 2 O

HNO 3 - нитрующий агент в реакциях органического синтеза

R-Н + НО-NO 2 → R-NO 2 + H 2 O

С 2 Н 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O нитроэтан

С 6 Н 5 СН 3 + 3HNO 3 → С 6 Н 2 (NO 2) 3 СН 3 + ЗH 2 O тринитротолуол

С 6 Н 5 ОН + 3HNO 3 → С 6 Н 5 (NO 2) 3 OH + ЗH 2 O тринитрофенол

HNO 3 этерифицирует спирты

R-ОН + НO-NO 2 → R-O-NO 2 + H 2 O

С 3 Н 5 (ОН) 3 + 3HNO 3 → С 3 Н 5 (ONO 2) 3 + ЗH 2 O тринитрат глицерина

Разложение HNO 3

При хранении на свету, и особенно при нагревании, молекулы HNO 3 разлагаются за счет внутримолекулярного окисления-восстановления:

4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O

Выделяется красно-бурый ядовитый газ NO 2 , который усиливает агрессивно-окислительные свойства HNO 3

Соли азотной кислоты - нитраты Me(NO 3) n

Нитраты - бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворяются в воде. Имеют химические свойства, характерные для типичных солей.

Отличительные особенности:

1) окислительно-восстановительное разложение при нагревании;

2) сильные окислительные свойства расплавленных нитратов щелочных металлов.

Термическое разложение

1. Разложение нитратов щелочных и щелочноземельных металлов:

Me(NO 3) n → Me(NO 2) n + O 2

2. Разложение нитратов металлов, стоящих в ряду активности металлов от Mg до Cu:

Me(NO 3) n → Ме x О y + NO 2 + O 2

3. Разложение нитратов металлов, стоящих в ряду активности металлов превее Cu:

Me(NO 3) n → Ме + NO 2 + O 2

Примеры типичных реакций:

1) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2

2) 2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2

3) 2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2

Окислительное действие расплавов нитратов щелочных металлов

В водных растворах нитраты, в противоположность HNO 3 , почти не проявляют окислительной активности. Однако расплавы нитратов щелочных металлов и аммония (селитр) являются сильными окислителями, поскольку разлагаются с выделением активного кислорода.

Один из наиболее важных продуктов, используемых человеком, - это нитратная кислота. Формула вещества - HNO 3 , оно же обладает и разнообразными физическими и химическими характеристиками, отличающими его от других неорганических кислот. В нашей статье мы изучим свойства азотной кислоты, ознакомимся с методами ее получения, а также рассмотрим сферы применения вещества в различных отраслях промышленности, медицины и сельского хозяйства.

Особенности физических свойств

Полученная в лаборатории азотная кислота, структурная формула которой приведена ниже, представляет собой бесцветную жидкость с неприятным запахом, более тяжелую, чем вода. Она быстро испаряется и имеет невысокую температуру кипения, равную +83 °С. Соединение легко смешивается с водой в любых пропорциях, образуя растворы различной концентрации. Более того, нитратная кислота может поглощать влагу из воздуха, то есть является гигроскопическим веществом. Структурная формула азотной кислоты неоднозначна, и может иметь две формы.

В молекулярном виде нитратная кислота не существует. В водных растворах различной концентрации вещество имеет вид следующих частиц: H 3 O + - ионов гидроксония и анионов кислотного остатка - NO 3 - .

Кислотно-основное взаимодействие

Азотная кислота, являющаяся одной из самых сильных кислот, вступает в обмена, нейтрализации. Так, с основными оксидами соединение участвует в обменных процессах, в результате которых получается соль и вода. Реакция нейтрализации - основное химическое свойство всех кислот. Продуктами взаимодействия оснований и кислот всегда будут соответствующие соли и вода:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Реакции с металлами

В молекуле азотной кислоты, формула которой HNO 3 , азот проявляет самую высокую степень окисления, равную +5, поэтому вещество обладает ярко выраженными окислительными свойствами. Как сильная кислота оно способно взаимодействовать с металлами, стоящими в ряду активности металлов до водорода. Однако она, в отличие от других кислот, может реагировать и с пассивными металлическими элементами, например, с медью или серебром. Реагенты и продукты взаимодействия определяются, как концентрацией самой кислоты, так и активностью металла.

Разбавленная азотная кислота и ее свойства

Если массовая доля HNO 3 составляет 0,4-0,6, то соединение проявляет все свойства сильной кислоты. Например, диссоциирует на катионы водорода и анионы кислотного остатка. Индикаторы в кислой среде, например, фиолетовый лакмус, в присутствии избытка ионов H + меняет свою окраску на красную. Важнейшая особенность реакций нитратной кислоты с металлами - это невозможность выделения водорода, который окисляется до воды. Вместо него образуются различные соединения - оксиды азота. Например, в процессе взаимодействия серебра с молекулами азотной кислоты, формула которой HNO 3 , обнаруживается монооксид азота, вода и соль - нитрат серебра. Степень окисления азота в сложном анионе снижается, так как происходит присоединение трех электронов.

С активными металлическими элементами, такими, как магний, цинк, кальций, нитратная кислота реагирует с образованием окиси азота, валентность которого наименьшая, она равна 1. Также образуются соль и вода:

4Mg + 10HNO 3 = NH 4 NO 3 + 4Mg(NO 3) 2 + 3H 2 O

Если же азотная кислота, химическая формула которой HNO 3 , очень разбавлена, в этом случае, продукты ее взаимодействия с активными металлами будут различными. Это может быть аммиак, свободный азот или оксид азота (І). Все зависит от внешних факторов, к которым можно отнести степень измельчения металла и температуру реакционной смеси. Например, уравнение ее взаимодействия с цинком будет иметь следующий вид:

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Концентрированная HNO 3 (96-98%) кислота в реакциях с металлами восстанавливается до диоксида азота, причем, это обычно не зависит от положения металла в ряду Н. Бекетова. Так происходит в большинстве при взаимодействии с серебром.

Запомним исключение из правила: концентрированная азотная кислота в обычных условиях не реагирует с железом, алюминием и хромом, а пассивирует их. Это значит, что на поверхности металлов образуется защитная оксидная пленка, препятствующая дальнейшему их контакту с молекулами кислоты. Смесь вещества с концентрированной хлоридной кислотой в соотношении 3:1 называется царской водкой. Она имеет способность растворять золото.

Как нитратная кислота реагирует с неметаллами

Сильные окислительные свойства вещества приводят к тому, что в его реакциях с неметаллическими элементами, последние переходят в форму соответствующих кислот. Например, сера окисляется до сульфатной, бор - до борной, а фосфор - до фосфатных кислот. Приведенные ниже уравнения реакций подтверждают это:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Получение азотной кислоты

Наиболее удобный лабораторный способ получения вещества - взаимодействие нитратов с концентрированной Ее проводят при слабом нагревании, не допуская повышения температуры, так как в этом случае получившийся продукт разлагается.

В промышленности азотную кислоту можно добыть несколькими способами. Например, полученным из азота воздуха и водорода. Производство кислоты проходит в несколько стадий. Промежуточными продуктами будут оксиды азота. Вначале образуется монооксид азота NO, затем кислородом воздуха его окисляют до двуокиси азота. Наконец, в реакции с водой и избытком кислорода из NO 2 добывают разбавленную (40-60%) нитратную кислоту. Если ее перегонять с концентрированной сульфатной кислотой, можно повысить массовую долю HNO 3 в растворе до 98.

Вышеописанный метод производства нитратной кислоты, впервые был предложен основателем азотной промышленности в России И. Андреевым еще в начале 20 века.

Применение

Как мы помним, химическая формула азотной кислоты HNO 3 . Какая особенность химических свойств обуславливает ее применение, если нитратная кислота является многотоннажным продуктом химического производства? Это высокая окислительная способность вещества. Его применяют в фармацевтической промышленности для получения лекарственных препаратов. Вещество служит исходным сырьем для синтеза взрывчатых соединений, пластических масс, красителей. Нитратная кислота применяется в военной технике в качестве окислителя для ракетного топлива. Большой ее объем применяют в производстве важнейших видов азотных удобрений - селитр. Они способствуют повышению урожайности важнейших сельскохозяйственных культур и повышают содержание в плодах и зеленой массе белка.

Области применения нитратов

Рассмотрев основные свойства, получение и применение азотной кислоты, остановимся на использовании важнейших ее соединений - солей. Они являются не только минеральными удобрениями, некоторые из них имеют большое значение в военной промышленности. Например, смесь, состоящая из 75% нитрата калия, 15% мелкодисперсного угля и 5% серы называется черным порохом. Из нитрата аммония, а также порошка угля и алюминия получают аммонал - взрывчатое вещество. Интересное свойство солей нитратной кислоты - это их способность разлагаться при нагревании.

Причем, продукты реакции будут зависеть от того, ион какого металла входит в состав соли. Если металлический элемент находится в ряду активности левее магния, от в продуктах обнаруживаются нитриты и свободный кислород. Если металл, входящий в состав нитрата, расположен от магния до меди включительно, то при нагревании соли происходит образование диоксида азота, кислорода и оксида металлического элемента. Соли серебра, золота или платины при высокой температуре образуют свободный металл, кислород и двуокись азота.

В нашей статье мы выяснили, какая химическая формула азотной кислоты в химии, и какие особенности ее окислительных свойств имеют наиболее важное значение.