Взаимодействие щелочных металлов с концентрированной азотной кислотой

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.

• В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.
• NH3 + O2 → (кат. Pt) NO + H2O
• KNO3 + H2SO4(конц.) → KHSO4 + HNO3↑

• 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.

1. CaO + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O
2. HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
3. 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.
• HNO3(конц.) + C → CO2 + H2O + NO2
• HNO3(конц.) + S → H2SO4 + NO2 + H2O
• HNO3(разб.) + S → H2SO4 + NO + H2O
• HNO3(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.

1. Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием нитрата и преимущественно NO2.
2. Cu + HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
3. С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.
4. Cu + HNO3(разб.) → Cu(NO3)2 + NO + H2O
5. 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 + HNO3(70% — конц.) → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O

Zn + HNO3(35% — ср. конц.) → Zn(NO3)2 + NO + H2O

Zn + HNO3(20% — разб.) → Zn(NO3)2 + N2O + H2O

Zn + HNO3(10% — оч. разб.) → Zn(NO3)2 + N2 + 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 + HNO3(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) Al(NO3)3 + NO2 + H2O

1. Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.
2. Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + N2O + H2O
3. В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.
4. MgO + HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O
5. Cr(OH)3 + HNO3 → Cr(NO3)3 + H2O
6. Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.

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

Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + N2O + H2O

Fe + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO + H2O

• 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.



1. Pb(NO3)2 → (t) PbO + NO2 + O2
2. NaNO3 → (t) NaNO2 + O2
3. Cu(NO3)2 → (t) CuO + NO2 + O2
4. PtNO3 → (t) Pt + NO2 + O2

Азотная кислота — строение и химические свойства

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

• 4HNO 3 = 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 .
• 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 HNO 3 ), 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 o C;          t кип +82,6 o C (разл.).

1.  Типичные свойства кислот:

1. 1) Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:
2. 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O
3. 6HNO 3 + Al 2 O 3 = 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O
4. 2) С основаниями, амфотерными гидроксидами:
5. HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O
6. 2HNO 3 + Zn(OH) 2 = Zn(NO 3 ) 2 + 2H 2 O
7. 3) Вытесняет слабые кислоты из их солей:
8. 2HNO 3 + Na 2 CO 3 = 2NaNO 3 + H 2 O + CO 2
9. 2HNO 3 + Na 2 SiO 3 = H 2 SiO 3 ↓+ 2NaNO 3

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 +5 O 3( конц .) + Cu 0 =     Cu +2 (NO 3 ) 2 +    2 N +4 O 2 +   2 H 2 O
• N +5 + 1e → N +4 2 окислитель, пр-с восстановления
• Cu 0 – 2e → Cu +2 1 восстановитель, пр-с окисления
• 8 HN +5 O 3( разб .) +   3 Cu 0 =   3 Cu +2 (NO 3 ) 2 +    2 N +2 O  +  4 H 2 O
• N +5 + 3e → N +2 2 окислитель, пр-с восстановления
• Cu 0 – 2e → Cu +2 3 восстановитель, пр-с окисления
• 2) Проявляет окислительные свойства при взаимодействии с неметаллами:
• S + 6HNO 3 (конц) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O;
• B + 3HNO 3 = H 3 BO 3 + 3NO 2 ;
• 3P + 5HNO 3 + 2H 2 O = 5NO + 3H 3 PO 4 .
• 3) Азотная кислота окисляет сложные вещества:
• 6HI + 2HNO 3 = 3I 2 + 2NO + 4H 2 O;
• FeS + 12HNO 3 = Fe(NO 3 ) 3 + H 2 SO 4 + 9NO 2 + 5H 2 O.
• 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.

1. 5) Окислительные свойства «царской водки»:
2. Смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1 : 3 обладает еще большей окислительной активностью, они могут растворять даже золото и платину:
3. HNO 3 + 4HCl + Au = H[AuCl 4 ] + NO + 2H 2 O;
4. 4HNO 3 + 18HCl + Pt = 3H 2 [PtCl 6 ] + 4NO + 8H 2 O

4HNO 3 = 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 (комн., на свету).

HNO 3 + H 2 O = NO 3 – + H 3 O + .

HNO 3 (разб.) +  NaOH = NaNO 3 + H 2 O ,

HNO 3 (разб.) + NH 3 · H 2 O = NH 4 NO 3 + H 2 O.

• 2HNO 3 (2-3%-я) + 8H 0 (Zn, разб. H 2 SO 4 ) = NH 4 NO 3 + 3H 2 O,
• 2HNO 3 (5%-я) + 8H 0 (Mg, разб. H 2 SO 4 ) = N 2 O ↑ + 5H 2 O,
• HNO 3 (30%-я) + 3H 0 (Zn, разб. H 2 SO 4 ) = NO 2 ↑  H 2 O,

HNO 3 (60%-я) + 2H 0 (Zn, разб. H 2 SO 4 ) = HNO 2 + H 2 O.                  (кат Pd)

2HNO 3 (конц.) +Ag = AgNO 3 + NO 2 ↑ + H 2 O.

1. 8HNO 3 (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO↑  + 4H 2 O
2. 10HNO 3 (разб.) + 4Mg = 4Mg(NO 3 ) 2 +N 2 O↑  + 5H 2 O      (примесь H 2 )
3. 12HNO 3 (разб.) + 5Sn — t —5Sn(NO 3 ) 2 + N 2 ↑ + 6H 2 O    (примесь NO)

30HNO 3 (оч. разб.) + 8Al = 8Al(NO 3 ) 3 + 3 NH 4 NO 3 + 9H 2 O     (примесь H 2 )

12HNO 3 (оч. разб.) + 5Fe = 5Fe(NO 3 ) 2 + N 2 ↑ + 6H 2 O        (0-10 o C),

4HNO 3 (разб.) + Fe = Fe(NO 3 ) 3 + NO↑  + 2H 2 O.

4HNO 3 (конц., гор.) + Hg = Hg(NO 3 ) 2 + 2NO 2 ↑ + 2H 2 O,

8HNO 3 (разб., хол) + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3 ) 2 + 2NO ↑  + 4H 2 O.

6HNO 3 (конц.) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 ↑   + 2H 2 O            (кип.),

2HNO 3 (конц.) + 6HCl(конц.) = 2NO↑ + 3Cl 2 ↑ + 4H 2 O          (100-150 o C).

HNO 3 (конц.) + 4HCl(конц.) + Au = H[AuCl 4 ] + NO↑ + 2H 2 O.

4HNO 3 (конц.) + 18HCl(конц.) + 3Pt = 3H 2 [PtCl 6 ] + 4NO↑ + 8H 2 O

4HNO 3 (конц.) + 18HF(конц.) + 3Si = 3H 2 [SiF 6 ] + 4NO↑ + 8H 2 O.

4HNO 3 (дымящ.) + P 4 O 10 = 2N 2 O 5 + 4HPO 3 (в атмосфере O 2 +O 3 )

Окислительные свойства азотной кислоты | Дистанционные уроки

Окислительные свойства азотной кислоты.

ОВР в статье специально выделены цветом. Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

• 
• автор статьи — Саид Лутфуллин
• Азотная кислота –  в любом виде  (и разбавленная, и концентрированная) является сильным окислителем.

Причем, разбавленная восстанавливается глубже, чем концентрированная.

Окислительные свойства обеспечиваются азотом в высшей степени окисления +5

Какая валентность у азота в этом соединении? Вопрос очень хитрый, многие отвечают на него корректно. У азота в азотной кислоте валентность IV.

Атом азота не может образовать больше ковалентных связей, посмотрите на электронную диаграмму:

1. Три связи с каждым атомом кислорода, и четвертая как бы распределяется, образуется полуторная связь. Таким образом, валентность азота IV, а степень окисления +5
3. Первое самое интересное свойство: взаимодействие с металлами.

Водород при взаимодействии с металлами никогда не выделяется

• Схема реакции азотной кислоты (и разбавленной, и концентрированной) с металлами:
• HNO3 + Ме → нитрат + H2O + продукт восстановленного азота
• Два нюанса:

1. Алюминий, железо и хром с концентрированной азотной кислотой в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2. С платиной и золотом концентрированная азотная кислота не реагирует вообще.

1. Чтобы понять до чего вообще может восстанавливаться азот, посмотрим на диаграмму его степеней окисления:
3. Азот +5 – окислитель, будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления.

Все возможные продукты восстановления азотной на диаграмме обведены красным.

(Не все конечно, такие реакции вообще что угодно дать могут, но в ЕГЭ образуются только эти).

Определить какой именно продукт будет образовываться можно чисто логически:

• до таких низких степеней окисления как -3 или +1, с образованием продуктов NH4NO3 или N2O соответственно, азот восстанавливают только достаточно сильные, активные металлы: щелочные — 1-я группа главная подгруппа, щелочноземельные, а так же Al и Zn. Как ранее уже было сказано, разбавленная кислота восстанавливается глубже, поэтому при взаимодействии активных металлов с конц. азотной кислотой образуется N2O, а при взаимодействии с разб. азотной кислотой NH4NO3.

• 4Ba + 10HNO3(конц.) → 4Ba(NO3)2 + 5H2O + N2O↑
• 4Ba + 10HNO3(разб.) → 4Ba(NO3)2 + 3H2O + NH4NO3
• 8Li + 10HNO3(конц.) → 8LiNO3 + 5H2O + N2O↑
• 8Li + 10HNO3(разб.) → 8LiNO3 + 3H2O + NH4NO3
• 8Al + 30HNO3(конц.) (t)→ 8Al(NO3)3 + 15H2O + 3N2O↑

8Al + 30HNO3(разб.) → 8Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3

Остальные металлы восстанавливают азотную кислоту до +2 или +4, с образованием продуктов соответственно: NO или O2.

Разбавленная кислота восстанавливается глубже

• при взаимодействии с ней металлов, не отличающихся особой активностью, будет образовываться NO. Ну а с конц. азотной NO2:

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

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

1. Fe + 6HNO3(конц.) (t)→ Fe(NO3)3 + 3H2O + 3NO2↑
2. Fe + 4HNO3(разб.) → Fe(NO3)3 + 2H2O + NO↑
3. (обратите внимание, что железо окисляется до высшей степени окисления)
4. Ag + 2HNO3(конц.) → AgNO3 + H2O + NO2↑
5. 3Ag + 4HNO3(разб.) → 3AgNO3 + 2H2O + NO↑
6. Если тяжело сразу понять всю логичность выбора, вот таблица:
7. 
8. Азотная кислота окисляет неметаллы до высших оксидов.
9. Так как неметаллы – не такие сильные восстановители, как активные металлы, азот может восстановиться только до +4, образовав NO2 или NO соответственно.
10. При окислении неметаллов концентрированной азотной кислотой образуется бурый газ (NO2), а если кислота разбавленная, то образуется NO. Схемы реакций следующие:
11. неметалл + HNO3(разб.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO
12. неметалл + HNO3(конц.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO2
13. C + 4HNO3(конц.) → CO2↑ + 2H2O + 4NO2↑
14. 3C + 4HNO3(разб.) → 3CO2↑ + 2H2O + 4NO↑
15. (угольная кислота не образуется, так как она не стабильна)
16. P + 5HNO3(конц.) → H3PO4 + H2O + 5NO2↑
17. 3P + 5HNO3(разб.) + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO↑
18. B + 3HNO3(конц.) → H3BO3 + 3NO2↑
19. B + HNO3(разб.) + H2O → H3BO3 + NO↑

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

S + 2HNO3(разб.) → H2SO4 + 2NO↑

• концентрированная азотная кислота окисляет сероводород. Окисление идет глубже при нагревании:

2HNO3(конц.) + H2S → S↓ + 2NO2 + 2H2O

H2S + 8HNO3(конц.) → H2SO4 + 8NO2↑ + 4H2O

• концентрированная азотная кислота окисляет сульфиды до сульфатов:

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

• азотная кислота настолько сурова, что может окислить даже ГАЛОГЕН. Только один – иод. Разбавленная восстанавливается глубже: до +2, концентрированная до +4. А вот иод окисляется не до высшей степени окисления +7 (слишком круто), а до +5, образуя иодноватую кислоту HIO3:

10HNO3(конц.) + I2 (t)→ 2HIO3 + 10NO2↑ + 4H2O

10HNO3(разб.) + 3I2 (t)→ 6HIO3 + 10NO↑ + 2H2O

• концентрированная азотная кислота реагирует с хлоридами и фторидами. Только следует понимать, что с фторидами и хлоридами протекает обычная реакция ионного обмена с вытеснением галогеноводорода и образованием нитрата:

NaCl(тв.) + HNO3(конц.) → HCl↑ + NaNO3

NaF(тв.) + HNO3(конц.) → HF↑ + NaNO3

• А вот с бромидами и иодидами (и с бромоводородами, и с иодоводородами) протекает ОВР. В обоих случаях образуется свободный галоген, а азот восстанавливается до NO2:

8HNO3(конц.) + 6KBr(тв.) → 3Br2 + 4H2O + 6KNO3 + 2NO2↑

4HNO3(конц.) + 2NaI(тв.) → 2NaNO3 + 2NO2↑ + 2H2O + I2↓

• Образовавшийся иод окисляется дальше до иодноватой кислоты, поэтому реакцию можно записать сразу:
• 7HNO3(конц.) + NaI → NaNO3 + 6NO2↑ + 3H2O + HIO3
• То же самое происходит при взаимодействии с иодо- и бромоводородами:
• 2HNO3(конц.) + 2HBr → Br2 + 2NO2↑ + 2H2O
• 6HNO3(конц.) + HI → HIO3 + 6NO2↑ + 3H2O

Реакции с золотом, магнием, медью и серебром 

Обсуждение: «Окислительные свойства азотной кислоты»

(Правила комментирования)

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). Процесс протекает по схеме:

Me + HNO3 —> соль + вода + продукт восстановления HNO3

Продукты восстановления HNO3:

Обычно при взаимодействии азотной кислоты с металлом образуется смесь продуктов восстановления, но как правило, один из них является преобладающим. Какой из продуктов будет основным, зависит от концентрации кислоты и активности металла.

Концентрированная азотная кислота

Концентрированным считают раствор кислоты плотностью ρ > 1,25 кг/м3, что соответствует

концентрации > 40%. Независимо от активности металла реакция взаимодействия с HNO3 (конц.) протекает по схеме:

    Me + HNO3(конц.) → соль + вода + NO2

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, она протекает по схеме, представленной выше.

• Примеры:
• Активный металл
•  Al + 6HNO3(конц.) → Al(NO3)3 + 3H2O + 3NO2↑
• Металл средней активности
• Fe + 6HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + 3H2O + 3NO↑
• Металл малоактивный
• Ag + 2HNO3(конц.) → AgNO3 + H2O + NO2↑
• Разбавленная азотная кислота
• Продукт восстановления азотной кислоты в разбавленном растворе зависит от активности металла, участвующего в реакции:

1. Примеры:
2.  Активный металл
3. 8Al + 30HNO3(разб.) → 8Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3
4.     Выделяющийся в процессе восстановления азотной кислоты аммиак сразу взаимодействует с избытком азотной кислоты, образуя соль – нитрат аммония NH4NO3:
5.     NH3 + HNO3 → NH4NO3.
6.  Металл средней активности
7. 10Cr + 36HNO3(разб.) → 10Cr(NO3)3 + 18H2O + 3N2

    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
• 3Ag + 4HNO3(разб.) → 3AgNO3 + 2H2O + NO     
• «Царская водка»

«Царская водка» представляет собой смесь одного объема азотной кислоты и трех-четырех объемов концентрированной соляной кислоты, обладающую очень высокой окислительной активностью.

Такая смесь способна растворять некоторые малоактивные металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой. Среди них и «царь металлов» — золото.

Такое действие «царской водки» объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азота (III), или хлорида нитрозила – NOCl:

1. HNO3 + 3 HCl → Cl2 + 2 H2O + NOCl
2. Хлорид нитрозила далее разлагается по схеме:
3. 2 NOCl → 2 NO + Cl2

Хлор в момент выделения состоит из атомов. Атомарный хлор является сильнейшим окислителем, что и позволяет «царской водке» воздействовать даже на самые инертные «благородные металлы».

• Реакции окисления золота и платины протекают согласно следующим уравнениям:
• Au + HNO3 + 4 HCl → H[AuCl4] + NO + 2H2O
• 3Pt + 4HNO3 + 18HCl → 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
• На Ru, Os, Rh и Ir «царская водка» не действует.

Азотная кислота. Общая характеристика, химические свойства

Задания по подготовке к ЕГЭ по химии 27 февраля 2019 г., 2:45

На этом уроке мы пройдем одно из важнейших веществ, широко используемое в химической промышленности, а также присутствующее практически во всех вариантах ЕГЭ по химии, — азотную кислоту.

Мало кто знает о том, что в зависимости от концентрации азотная кислота имеет различные внешние характеристики:

• 63% процентная HNO3, которая поступает в продажу, не дымит, представляет собой бесцветную жидкость, разбавленную водой;
• 86%— ная азотная кислота представляет собой красную дымящую жидкость (дымит красным цветом из-за тетраоксида азота — N2O4), имеет международное название RFNA (Red fuming nitric acid), используется в качестве ракетного топлива;
• 99,9% процентная HNO3 — WFNA (White fuming nitric acid) — белая дымящая азотная кислота, данный ранг вещества используется в индустрии взрывчаток, а также используется в ракетном топливе, кислота такой высокой концентрации, однако, безопаснее RFNA по причине отсутствия N2O4.

Важно! Концентрированная азотная кислота при попадании на кожу окрашивает ее в желтый цвет, смыть ее практически невозможно, она сама исчезнет через некоторое время — этот эффект называется ксантопротеиновая реакция.

В рамках подготовки к ЕГЭ мы пройдем основные химические свойства двух конфигураций азотной кислоты — концентрированной и разбавленной в виде таблиц.

Сначала необходимо знать способы получения азотной кислоты.

Теперь рассмотрим как реагирует HNO3 с металлами

Азотная кислота реагирует также с неметаллами, как концентрированная, так и разбавленная и получением кислот и кислотных оксидов.

Важно! Si + HNO3 ≠

Азотная кислота также активно взаимодействует со сложными веществами (основаниями, оксидами, солями).

В конце урока хотелось вспомнить про такое вещество как «царская водка» — это смесь 1 моль азотной кислоты и 3 молей соляной кислоты (HCl); в таком соотношении эти кислоты способны растворить драгоценные металлы (Au, Pt), причем, основным действующим агентом является атомарный хлор, который образуется при окислении HCl азотной кислотой.

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

При изучении этих таблиц, ты уже сможешь решать сложные задания второй части ЕГЭ, а также сформируешь правильное мышление относительно химических свойств многих веществ.

pangenes.ru © 2022

Азотная кислота: свойства и все характеристики

• 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.

Получение азотной кислоты

1. Азотная кислота образуется в результате действия окислителей на азотистую кислоту:
2. 5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.
3. 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.
4. Промышленный процесс производства азотной кислоты основан на каталитическом окислении аммиака над нагретой платиной:
5. 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.

1. Cu + HNO3 (conc) = Cu(NO3)2 + NO2↑ + H2O;
2. Cu + HNO3 (dilute) = Cu(NO3)2 + NO↑ + H2O;
3. Mg + HNO3 (dilute) = Mg(NO3)2 + N2O↑ + H2O;
4. Zn + HNO3 (highly dilute) = Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O.
5. При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.
6. S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O;
7. 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