Химия
9 класс

§ 31. Кислородные соединения азота

Оксиды. Азот образует пять оксидов со степенями окисления +1, +2, +3, +4, +5.

Оксиды N2O и NO несолеобразующие (что это означает?), а остальные оксиды — кислотные: соответствует азотистая кислота , a — азотная кислота . Оксид азота (IV) при растворении в воде одновременно образует две кислоты — HNO2 и HNO3:

2NO2 + Н2O = HNO2 + HNO3.

Если его растворить в воде в присутствии избытка кислорода, получается только азотная кислота:

4NO2 + O2 + 2Н2О = 4HNO3.

Оксид азота (IV) NO2 — бурый, очень ядовитый газ. Он легко получается при окислении кислородом воздуха бесцветного несолеобразующего оксида азота (II):

2NO + O2 = 2NO2.

Азотная кислота HNO3. Это бесцветная жидкость, которая «дымится» на воздухе. При хранении на свету концентрированная азотная кислота желтеет, так как частично разлагается с образованием бурого газа NO2:

4HNO3 = 2Н2O + 4NO2↑ + O2↑.

Азотная кислота проявляет все типичные свойства сильных кислот: взаимодействует с оксидами и гидроксидами металлов, с солями (составьте соответствующие уравнения реакций).

Лабораторный опыт № 32
Свойства разбавленной азотной кислоты

Проделайте опыты, доказывающие, что азотная кислота проявляет типичные свойства кислот.
  1. Поместите в пробирку немного чёрного порошка или одну гранулу оксида меди (II), прилейте в неё 1—2 мл раствора азотной кислоты. Закрепите пробирку в держателе и подогрейте на пламени спиртовки. Что наблюдаете? Запишите молекулярное и ионное уравнения.
  2. Прилейте в пробирку 1—2 мл раствора щёлочи, добавьте 2—3 капли раствора фенолфталеина. Что наблюдаете? Добавьте к содержимому пробирки раствор азотной кислоты до исчезновения окраски. Как называется эта реакция? Запишите её молекулярное и ионное уравнения.
  3. Налейте в пробирку 1 мл раствора медного купороса, прилейте 1—2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? Добавьте к содержимому пробирки раствор азотной кислоты до исчезновения осадка. Запишите молекулярные и ионные уравнения проведённых реакций.

С металлами азотная кислота ведёт себя по-особому — ни один из металлов не вытесняет из азотной кислоты водород, независимо от её концентрации (для серной кислоты такое поведение характерно только в её концентрированном состоянии). Это объясняется тем, что HNO3 является сильным окислителем, в ней азот имеет максимальную степень окисления +5. Именно он и будет восстанавливаться при взаимодействии с металлами.

Продукт восстановления зависит от положения металла в ряду напряжений, от концентрации кислоты и условий проведения реакции. Например, при взаимодействии с медью концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV):

Лабораторный опыт № 33
Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с медью

Осторожно налейте в пробирку 1 мл концентрированной азотной кислоты. Кончиком стеклянной трубочки зачерпните чуть-чуть порошка меди и высыпьте его в пробирку с кислотой. (Если в кабинете отсутствует порошок меди, можно использовать небольшой кусочек очень тоненькой медной проволоки, которую необходимо предварительно скатать в комочек.) Что наблюдаете? Почему реакция протекает без нагревания? Почему этот вариант проведения опыта не требует использования вытяжного шкафа? Если площадь соприкосновения меди с азотной кислотой будет меньше предложенного варианта проведения эксперимента, то какие условия необходимо соблюдать?

После проведения эксперимента немедленно поместите пробирки с содержимым в вытяжной шкаф. Запишите уравнение реакции и рассмотрите окислительно-восстановительные процессы.

Железо и алюминий при действии концентрированной HNO2 покрываются прочной оксидной плёнкой, предохраняющей металл от дальнейшего окисления, т. е. кислота пассивирует металлы. Поэтому азотную кислоту, как и серную, можно перевозить в стальных и алюминиевых цистернах.

Азотная кислота окисляет многие органические вещества, обесцвечивает красители. При этом обычно выделяется много теплоты и вещество воспламеняется. Так, если к азотной кислоте прилить каплю скипидара, то происходит яркая вспышка, а тлеющая лучинка в азотной кислоте загорается (рис. 135).

Рис. 135.
Горение лучинки в азотной кислоте

Азотную кислоту широко применяют в химической промышленности для производства азотных удобрений, пластмасс, искусственных волокон, органических красителей и лаков, лекарственных и взрывчатых веществ (рис. 136).

Рис. 136.
Азотную кислоту используют для производства:
1 — удобрений; 2 — пластмасс; 3 — лекарственных средств; 4 — лаков; 5 — искусственных волокон; 6 — взрывчатых веществ

Соли азотной кислоты — нитраты получают при действии кислоты на металлы, их оксиды и гидроксиды. Нитраты натрия, калия, кальция и аммония называют селитрами: NaNO3 — натриевая селитра, KNO3 — калийная селитра, Ca(NO3)2 — кальциевая селитра, NH4NO3 — аммиачная селитра. Селитры применяют в качестве азотных удобрений.

Калийную селитру используют также при изготовлении чёрного пороха, а из аммиачной селитры, как вы уже знаете, готовят взрывчатое вещество аммонал. Нитрат серебра, или ляпис, AgNO3 применяют в медицине как прижигающее средство.

Почти все нитраты хорошо растворимы в воде. При нагревании они разлагаются с выделением кислорода, например:

Новые слова и понятия

  1. Несолеобразующие и кислотные оксиды азота.
  2. Оксид азота (IV).
  3. Свойства азотной кислоты как электролита и как окислителя.
  4. Взаимодействие концентрированной и разбавленной азотной кислоты с медью.
  5. Применение азотной кислоты.
  6. Нитраты, селитры.

Задания для самостоятельной работы

  1. Почему азотная кислота не образует кислых солей?
  2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций азотной кислоты с гидроксидом меди (II), оксидом железа (III) и карбонатом натрия.
  3. Большинство солей азотной кислоты растворимы в воде, тем не менее предложите уравнение реакции HNO3 с солью, в результате которой образуется осадок. Напишите ионное уравнение этой реакции.
  4. Рассмотрите уравнения реакций разбавленной и концентрированной азотной кислоты с медью с точки зрения процессов окисления-восстановления.
  5. Предложите две цепочки превращений, приводящих к получению азотной кислоты, исходя из азота и аммиака. Опишите окислительно-восстановительные реакции, используя метод электронного баланса.
  6. Сколько килограммов 68%-й азотной кислоты можно получить из 276 кг (н. у.) оксида азота (IV)?
  7. При прокаливании 340 г натриевой селитры получили 33,6 л (н. у.) кислорода. Рассчитайте массовую долю примесей в селитре.

Рейтинг@Mail.ru