Азотная кислота
HNO3 - Азотная кислота
Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.
Физические свойства
Азотная кислота HNO3 в чистом виде - бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см3. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.
Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:
N2 + O2 грозовые эл.разряды→ 2NO
2NO + O2 → 2NO2
4НNО3 свет→ 4NО2↑ + 2Н2О + О2
Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько дней при кратком контакте. Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.
Получение
1. Лабораторный способ
KNO3 + H2SO4(конц) → KHSO4 + HNO3 (при нагревании)
2. Промышленный способ
a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С)
б) Окисление кислородом воздуха NO до NO2
2NO + O2 → 2NO2
в) Поглощение NO2 водой в присутствии избытка кислорода
4NO2 + О2 + 2H2O ↔ 4HNO3
или 3NO2 + H2O ↔ 2HNO3+NO (без избытка кислорода)
Тренажёр "Получение азотной кислоты"
Применение
в производстве минеральных удобрений;
в военной промышленности;
в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
в производстве взрывчатых и отравляющих веществ
Химические свойства азотной кислотыДля азотной кислоты характерны свойства: общие с другими кислотами и специфические:
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЩИЕ С ДРУГИМИ КИСЛОТАМИ
1. Очень сильная кислота. Индикаторы в её растворе изменяют цвет на красный.
Диссоциирует в водном растворе практически нацело:
HNO3 → H+ + NO3-
Изменение цветов индикаторов в кислотах
2. Реагирует с основными оксидами
K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O
K2O + 2H+ + 2NO3- → 2K+ + 2NO3- + H2O
K2O + 2H+ → 2K+ + H2O
3. Реагирует с основаниями
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
H+ + NO3- + Na+ + OH- → Na+ + NO3- + H2O
H+ + OH- → H2O
4. Реагирует с солями, вытесняет слабые кислоты из их солей
2HNO3 + Na2CO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2
2H+ + 2NO3- + 2Na+ + СO32- → 2Na+ + 2NO3- + H2O + CO2
2H+ + СO32- → H2O + CO2
ОСОБЫЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
Азотная кислота - сильный окислитель
N+5 → N+4→ N+2→ N+1→ No → N-3
N+5 + 8e-→N-3 окислитель, восстанавливается.
1. Разлагается на свету и при нагревании
4HNO3 t˚C→ 2H2O + 4NO2 + O2
Образуется бурый газ
2. Окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук - "ксантопротеиновая реакция")
3. Реагирует с металлами.
В зависимости от концентрации кислоты и положения металла в электрохимическом ряду напряжений Н. Бекетова могут образовываться разные азотсодержащие продукты.
При взаимодействии с металлами никогда не выделяется водород
HNO3 + Me = соль + H2O + Х
Таблица. Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами
Упрощенная схема «Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами»
Царская водка: V(HNO3) : V(HCl) = 1 : 3 растворяет благородные металлы.
HNO3 + 4HCl + Au = H[AuCl4] + NO + 2H2O
4HNO3 + 18HCl + 3Pt = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O
4. Реагирует с неметаллами.
Азотная кислота превращается в NO (или в NO2); неметаллы окисляются до соответствующих кислот:
Видео "Взаимодействие азотной кислоты с углем"
S0 + 6HNO3(конц) → H2S+6O4 + 6NO2 + 2H2O
B0 + 3HNO3 → H3B+3O3 + 3NO2
3P0 + 5HNO3 + 2H2O → 5NO + 3H3P+5O4
HNO3 (конц.) + неметалл = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO2 + вода
HNO3 (разбав.) + неметалл + вода = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO
ВИДЕО - ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Видео - Эксперимент " Индикаторы в азотной кислоте"
Видео - Эксперимент "Действие азотной кислоты на белки"
Видео - Эксперимент "Действие азотной кислоты на бумагу и солому"
Видео - Эксперимент "Взаимодействие меди с азотной кислотой"
Видео - Эксперимент "Свойства азотной кислоты"
Видео - Эксперимент "Взаимодействие азотной кислоты с металлами"
Видео - Эксперимент "Взаимодействие безводной азотной кислоты с белым фосфором"
Видео - Эксперимент "Взаимодействие безводной азотной кислоты с углем"
Видео - Эксперимент "Взаимодействие безводной азотной кислоты со скипидаром"
Видео - Эксперимент "Окислительные свойства азотной кислоты"
Тренажёр "Взаимодействие азотной кислоты с металлами"
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
№1. Осуществите превращения по схеме:
NH4Cl**→ NH3* → N2 → NO → NO2 → HNO3 → NO2
№2. Осуществить превращения по схеме (внимательно посмотрите, куда направлены стрелки):
Соль аммония←Аммиак←Нитрид Лития ←Азот → Оксид азота (II)←Азотная кислота