0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Азотная кислота: получение и химические свойства

Азотная кислота: получение и химические свойства

Азотная кислота HNO3 – это сильная одноосновная кислота-гидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету частично разлагается.

Валентность азота в азотной кислоте равна IV, так как валентность V у азота отсутствует. При этом степень окисления атома азота равна +5. Так происходит потому, что атом азота образует 3 обменные связи и одну донорно-акцепторную, является донором электронной пары.

Поэтому строение молекулы азотной кислоты можно описать резонансными структурами:

Обозначим дополнительные связи между азотом и кислородом пунктиром. Этот пунктир по сути обозначает делокализованные электроны. Получается формула:

Азотная кислота описание. Азотистая и азотная кислоты и их соли. Применение азотной кислоты

Ключевые слова конспекта: азотная кислота, строение молекулы, физические и химические свойства, получение, применение азотной кислоты.

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ И
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Высшим гидроксидом азота является азотная кислота HNO3. Азотная кислота – вещество молекулярного строения. В молекуле HNO3 химические связи ковалентные полярные. Графическая формула азотной кислоты:

Статья в тему:  Что говорит о человеке фиолетовый цвет. Черный цвет в психологии. Что означает? Значение

В азотной кислоте степень окисления азота равна +5, а его валентность – IV. Азот не может быть пятивалентным, так как на втором энергетическом уровне нет вакантных орбиталей, необходимых в этом случае для возбуждения атома. Одна из электронных пар атома азота принадлежит одновременно трём атомам: двум атомам кислорода и атому азота – трёхцентровая связь.

При обычных условиях азотная кислота – бесцветная жидкость, примерно в 1,5 раза тяжелее воды, летуча, «дымит» на воздухе, смешивается с водой в любых соотношениях. Часто концентрированный раствор азотной кислоты окрашен в жёлтый цвет, который придаёт раствору оксид азота (IV) NO2, выделяющийся вследствие частичного разложения HNO3.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Азотная кислота является сильной одноосновной кислотой, в водном растворе диссоциирует на ионы:

Ион Н3O + можно обнаружить в растворе с помощью индикатора: лакмус меняет цвет с фиолетового на красный, метиловый оранжевый – с оранжевого на красный.

Азотная кислота проявляет общие свойства кислот. Она реагирует:

  • а) со щелочами (реакция нейтрализации):

КОН + HNO3 = KNO3 + H2O
OH – + Н + = H2O

  • б) с нерастворимыми в воде основаниями:

Mn(OH)2 + 2HNO3 = Mn(NO3)2 + 2H2O
Mn(OH)2 + 2Н + = Mg 2+ + 2H2O

  • в) с амфотерными гидроксидами:

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2Н + = Zn 2+ + 2H2O

  • г) с основными и амфотерными оксидами:

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
CuO + 2Н + = Cu 2+ + H2O

  • д) с солями слабых и летучих кислот:
Статья в тему:  Чеченцы боятся русских. Почему чеченцы такие бесстрашные. Откуда происходит чеченский народ и почему он так сильно подвержен темным силам

КO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + CO2↑ + H2O
СО3 2– + 2Н + = CO2↑ + H2O

В то же время в молекуле азотной кислоты содержится атом азота в высшей степени окисления, что обусловливает специфические свойства азотной кислоты.

  1. Реакция с металлами. Азотная кислота взаимодействует со многими металлами, окисляя их не за счёт Н + , а за счёт азота в высшей степени окисления (+5). В результате таких реакций водород не образуется. Продуктами реакции являются нитрат металла, продукт восстановления азота и вода. Реакция идёт по схеме:

где Me – металл.

В ходе реакции обычно образуется смесь продуктов восстановления азота, и, как правило, один из них преобладает. Глубину восстановления азота иллюстрирует схема:

Восстановление азота до NO2 является менее глубоким по сравнению с восстановлением до NO и т. д.

Глубина восстановления азота зависит:

  • от природы металла (от восстановительной способности металла; чем левее положение металла в электрохимическом ряду напряжений металлов, тем глубже восстановление азота);
  • от концентрации азотной кислоты (в более концентрированных растворах происходит менее глубокое восстановление азота);
  • от температуры (понижение температуры способствует более глубокому восстановлению);
  • от чистоты азотной кислоты.

С азотной кислотой не реагируют:

  • а) благородные металлы Au, Ru, Rh, Os, Ir, Pt вследствие слишком малой их восстановительной способности;
  • б) некоторые металлы (Al, Сг, Fe) не реагируют с концентрированной (> 68%) азотной кислотой вследствие образования на поверхности металла плотной защитной оксидной плёнки – эти металлы пассивируются. Тем не менее при нагревании может происходить реакция окисления данных металлов.
Статья в тему:  Что обозначает имя лусине. Звуко-буквенный разбор: какими бывают согласные звуки? Фонетика и звуки в русском языке

Чтобы определить, какой из продуктов восстановления азота преобладает, при записи уравнения реакции можно ориентироваться данными таблицы.

Ещё раз обратим внимание, что в ходе реакции образуется смесь продуктов восстановления и преобладание того или иного продукта зависит от многих факторов.

Классическими примерами взаимодействия азотной кислоты с металлами является растворение меди в азотной кислоте:

  1. Реакции с неметаллами. Азотная кислота реагирует с некоторыми неметаллами, способными проявлять восстановительные свойства. Например, концентрированная азотная кислота реагирует с углём, фосфором, йодом. В результате восстановления образуются NO или NO2:

  1. Реакции со сложными веществами-восстановителями. Концентрированная азотная кислота является сильным окислителем, вступает в реакции с различными веществами, обладающими восстановительными способностями.
  2. Разложение при нагревании. При хранении, на свету или при нагревании концентрированная азотная кислота разлагается:

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

В лаборатории чистую азотную кислоту получают нагреванием кристаллической натриевой или калиевой селитры (KNO3, NaNO3) с концентрированной серной кислотой:

Образующиеся пары HNO3 конденсируют и собирают полученный продукт.

В основе промышленного получения азотной кислоты находится цепь синтезов:

Сырьём является азот, получаемый разделением жидкого воздуха на фракции. Сначала осуществляется синтез аммиака:

Аммиак окисляют кислородом на платиновом катализаторе:

Оксид азота (II) легко окисляется кислородом воздуха:

В заключение проводят поглощение диоксида азота водой в присутствии избытка кислорода:

Азотная кислота является одной из важнейших неорганических кислот. Её мировое производство достигает десятков миллионов тонн в год. Азотная кислота применяется для производства минеральных удобрений, нитрования органических веществ во многих органических синтезах (чаще всего для синтеза взрывчатых веществ, красителей и лекарств). Примерами органических продуктов нитрования являются нитробензол (требуется для синтеза анилина), тринитротолуол (тротил, тол), тринитроглицерин (для получения динамита), тринитрофенол (пикриновая кислота – взрывчатое вещество), тринитроцеллюлоза и т. д. Азотная кислота используется для травления металлов.

Статья в тему:  Что нужно для саморазвития личности. С чего начать свое саморазвитие? Составьте план саморазвития

Всё про азотную кислоту кратко в одной таблице

Всё про азотную кислоту кратко в одной таблице

Конспект урока «Азотная кислота: строение, свойства, получение, применение».

Физические и физико-химические свойства

Азот в азотной кислоте четырёхвалентен, степень окисления +5. Азотная кислота — бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C (при нормальном атмосферном давлении) с частичным разложением. Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. Водные растворы HNO3 с массовой долей 0,95-0,98 называют «дымящей азотной кислотой», с массовой долей 0,6-0,7 — концентрированной азотной кислотой. С водой образует азеотропную смесь (массовая доля 68,4 %, d20 = 1,41 г/см, Tкип = 120,7 °C)

При кристаллизации из водных растворов азотная кислота образует кристаллогидраты:

Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации:

  • моноклинная, пространственная группа P 21/a, a = 1,623 нм, b = 0,857 нм, c = 0,631, β = 90°, Z = 16;
  • ромбическая

Моногидрат образует кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P na2, a = 0,631 нм, b = 0,869 нм, c = 0,544, Z = 4;

Плотность водных растворов азотной кислоты как функция её концентрации описывается уравнением

d(c) = 0,9952 + 0,564c + 0,3005c 2 − 0,359c 3

где d — плотность в г/см³, с — массовая доля кислоты. Данная формула плохо описывает поведение плотности при концентрации более 97 %.

Азотная кислота описание. Азотистая и азотная кислоты и их соли. Применение азотной кислоты

Ключевые слова конспекта: азотная кислота, строение молекулы, физические и химические свойства, получение, применение азотной кислоты.

СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ И
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Высшим гидроксидом азота является азотная кислота HNO3. Азотная кислота – вещество молекулярного строения. В молекуле HNO3 химические связи ковалентные полярные. Графическая формула азотной кислоты:

Статья в тему:  Английская сказка репка и ее перевод. Сценарий сказки "репка" на английском языке для начальной школы

В азотной кислоте степень окисления азота равна +5, а его валентность – IV. Азот не может быть пятивалентным, так как на втором энергетическом уровне нет вакантных орбиталей, необходимых в этом случае для возбуждения атома. Одна из электронных пар атома азота принадлежит одновременно трём атомам: двум атомам кислорода и атому азота – трёхцентровая связь.

При обычных условиях азотная кислота – бесцветная жидкость, примерно в 1,5 раза тяжелее воды, летуча, «дымит» на воздухе, смешивается с водой в любых соотношениях. Часто концентрированный раствор азотной кислоты окрашен в жёлтый цвет, который придаёт раствору оксид азота (IV) NO2, выделяющийся вследствие частичного разложения HNO3.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

Азотная кислота является сильной одноосновной кислотой, в водном растворе диссоциирует на ионы:

Ион Н3O + можно обнаружить в растворе с помощью индикатора: лакмус меняет цвет с фиолетового на красный, метиловый оранжевый – с оранжевого на красный.

Азотная кислота проявляет общие свойства кислот. Она реагирует:

  • а) со щелочами (реакция нейтрализации):

КОН + HNO3 = KNO3 + H2O
OH – + Н + = H2O

  • б) с нерастворимыми в воде основаниями:

Mn(OH)2 + 2HNO3 = Mn(NO3)2 + 2H2O
Mn(OH)2 + 2Н + = Mg 2+ + 2H2O

  • в) с амфотерными гидроксидами:

Zn(OH)2 + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2Н + = Zn 2+ + 2H2O

  • г) с основными и амфотерными оксидами:

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O
CuO + 2Н + = Cu 2+ + H2O

  • д) с солями слабых и летучих кислот:
Статья в тему:  Что делать утром, чтобы быть более эффективным весь день. Упражнения после завершения трудового дня. Утренние тренировки перед работой

КO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + CO2↑ + H2O
СО3 2– + 2Н + = CO2↑ + H2O

В то же время в молекуле азотной кислоты содержится атом азота в высшей степени окисления, что обусловливает специфические свойства азотной кислоты.

  1. Реакция с металлами. Азотная кислота взаимодействует со многими металлами, окисляя их не за счёт Н + , а за счёт азота в высшей степени окисления (+5). В результате таких реакций водород не образуется. Продуктами реакции являются нитрат металла, продукт восстановления азота и вода. Реакция идёт по схеме:

где Me – металл.

В ходе реакции обычно образуется смесь продуктов восстановления азота, и, как правило, один из них преобладает. Глубину восстановления азота иллюстрирует схема:

Восстановление азота до NO2 является менее глубоким по сравнению с восстановлением до NO и т. д.

Глубина восстановления азота зависит:

  • от природы металла (от восстановительной способности металла; чем левее положение металла в электрохимическом ряду напряжений металлов, тем глубже восстановление азота);
  • от концентрации азотной кислоты (в более концентрированных растворах происходит менее глубокое восстановление азота);
  • от температуры (понижение температуры способствует более глубокому восстановлению);
  • от чистоты азотной кислоты.

С азотной кислотой не реагируют:

  • а) благородные металлы Au, Ru, Rh, Os, Ir, Pt вследствие слишком малой их восстановительной способности;
  • б) некоторые металлы (Al, Сг, Fe) не реагируют с концентрированной (> 68%) азотной кислотой вследствие образования на поверхности металла плотной защитной оксидной плёнки – эти металлы пассивируются. Тем не менее при нагревании может происходить реакция окисления данных металлов.
Статья в тему:  Что представляет из себя процесс исторического исследования. Общенаучные методы в историческом исследовании. Методологические концепции исторического процесса

Чтобы определить, какой из продуктов восстановления азота преобладает, при записи уравнения реакции можно ориентироваться данными таблицы.

Ещё раз обратим внимание, что в ходе реакции образуется смесь продуктов восстановления и преобладание того или иного продукта зависит от многих факторов.

Классическими примерами взаимодействия азотной кислоты с металлами является растворение меди в азотной кислоте:

  1. Реакции с неметаллами. Азотная кислота реагирует с некоторыми неметаллами, способными проявлять восстановительные свойства. Например, концентрированная азотная кислота реагирует с углём, фосфором, йодом. В результате восстановления образуются NO или NO2:

  1. Реакции со сложными веществами-восстановителями. Концентрированная азотная кислота является сильным окислителем, вступает в реакции с различными веществами, обладающими восстановительными способностями.
  2. Разложение при нагревании. При хранении, на свету или при нагревании концентрированная азотная кислота разлагается:

ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ

В лаборатории чистую азотную кислоту получают нагреванием кристаллической натриевой или калиевой селитры (KNO3, NaNO3) с концентрированной серной кислотой:

Образующиеся пары HNO3 конденсируют и собирают полученный продукт.

В основе промышленного получения азотной кислоты находится цепь синтезов:

Сырьём является азот, получаемый разделением жидкого воздуха на фракции. Сначала осуществляется синтез аммиака:

Аммиак окисляют кислородом на платиновом катализаторе:

Оксид азота (II) легко окисляется кислородом воздуха:

В заключение проводят поглощение диоксида азота водой в присутствии избытка кислорода:

Азотная кислота является одной из важнейших неорганических кислот. Её мировое производство достигает десятков миллионов тонн в год. Азотная кислота применяется для производства минеральных удобрений, нитрования органических веществ во многих органических синтезах (чаще всего для синтеза взрывчатых веществ, красителей и лекарств). Примерами органических продуктов нитрования являются нитробензол (требуется для синтеза анилина), тринитротолуол (тротил, тол), тринитроглицерин (для получения динамита), тринитрофенол (пикриновая кислота – взрывчатое вещество), тринитроцеллюлоза и т. д. Азотная кислота используется для травления металлов.

Статья в тему:  Бриг "меркурий" - чудеса отваги под покровительством святого николая. Бриг «Меркурий», атакованный двумя турецкими кораблями Айвазовский

Всё про азотную кислоту кратко в одной таблице

Всё про азотную кислоту кратко в одной таблице

Конспект урока «Азотная кислота: строение, свойства, получение, применение».

Соли азотной кислоты

Соли АК называются нитратами и чаще всего представляют собой кристаллические вещества белого цвета. Если взять и растворить в азотной кислоте некоторые металлы, например, щелочные или щёлочно-земельные, то получится нитрат этого металла. Также нитраты можно получить из оксидов (Cu2O, K2O) или солей слабых кислот, например, угольной H2CO3. Нитраты калия, натрия, кальция и аммония называют селитрами:

  • KNO3 — индийская селитра;
  • NаNО3 — чилийская селитра;
  • Са (NО3)2 — норвежская селитра;
  • NH4NO3 — аммиачная селитра, ее месторождений в природе нет.

Нитраты щелочных и щёлочно-земельных металлов, кроме лития, разлагаются до нитритов, например: 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2а, где NaNO2 — нитрит натрия или соль азотистой кислоты.

В твердом виде все нитраты входят в состав пиротехнических смесей, например, черный порох: 2KNO3 + S + 3C = 3CO2 + N2 + K2S.

Вопросы и ответы

Проводит ли HNO3 электричество?

Как и другие сильные кислоты, азотная кислота является хорошим проводником электричества. Исследования показывают, что обработка материала этой кислотой может улучшить его электропроводность до 200 раз.

Растворяет ли HNO3 золото?

Азотная кислота не реагирует с некоторыми драгоценными металлами, такими как металлы платиновой группы и чистое золото. Однако она может растворять некоторые сплавы золота, содержащие менее благородные металлы, такие как серебро и медь. Цветное золото, например, растворяется в азотной кислоте и меняет цвет своей поверхности.

Статья в тему:  Биография Некрасова: жизненный путь и творчество великого народного поэта. Интересные факты из жизни Некрасова. Жизнь и творчество Николая Алексеевича Некрасова

Хотя чистое золото не проявляет никакого эффекта при контакте с азотной кислотой, оно реагирует с царской водкой, смесью азотной и соляной кислот, оптимально в молярном соотношении 1:3. Некоторые ювелирные магазины используют азотную кислоту как дешевое средство для быстрого обнаружения сплавов с низким содержанием золота (менее 14 карат).

Как нейтрализуется HNO 3?

При более высоких концентрациях выделение азотной кислоты может быть весьма значительным, и поэтому необходима хорошая вентиляция. Ее можно нейтрализовать любым неорганическим основанием, например, гидроксидом натрия или известью.

Такие реакции нейтрализации выделяют много тепла. Например, нейтрализация 10% раствора азотной кислоты приведет к повышению температуры на 20 °C, а нейтрализация 70% раствора приведет к повышению температуры на 120 °C, что достаточно для того, чтобы вызвать паровые взрывы.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector