Азотная кислота. Общая характеристика, химические свойства.
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.
|
Получение HNO3 |
|
|
Метод Оствальда |
Метод Глаубера |
|
N2 + 3H2 = 2NH3; 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + Q; 2NO + O2 = 2NO2; 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 (68% - ная).
|
Ba(NO3)2 + H2SO4 (k.) = BaSO4 +2HNO3 (150 C) |
Теперь рассмотрим как реагирует HNO3 с металлами
HNO3 + Meталл | |||
Концентрированная | Разбавленная | ||
Тяжелые металлы (Fe, Cu, Sn, Pb, Ni, Zn) | Металлы до Al (Ca, Na, Mg, Ba, K) | Тяжелые металлы (Fe, Cu, Sn, Pb, Ni, Zn) | Металлы до Al (Ca, Na, Mg, Ba, K) |
NO2 | N2O NO2 | NO NH4NO3 N2O | N2O NH4NO3 |
Cu + 4HNO3 (к.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O;
Zn + 4HNO3 (к.) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. | 8Na +10HNO3 (к.) = 8NaNO3 + 2N2O + 5H2O; Mg +4HNO3 (к.) = Mg(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. | 3Сu + 8HNO3 (р.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O;
4Zn + 10HNO3 (р.) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O; Fe + 4HNO3 (р.) = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O. | Mg +10HNO3 (р.) = 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O;
8Na +10HNO3 (р.) = 8NaNO3 + NH4NO3 + 2H2O. |
Азотная кислота реагирует также с неметаллами, как концентрированная, так и разбавленная и получением кислот и кислотных оксидов.
Важно! Si + HNO3 ≠
HNO3 + Неметалл | |
Концентрированная | Разбавленная |
NO2 | NO |
S + 6HNO3 (к.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O;
C + 4HNO3 (к.) = CO2 + 4NO2 + 2H2O;
P (красн.) + 5HNO3 (к.) = H3PO4 + 5NO2 + H2O;
I2 + 10HNO3 (к.) =2HIO3 + 10NO2 + 4 H2O.
| S + 2HNO3 (р.) = H2SO4 + 2NO; 3C + 6HNO3 (р.) = 3CO2 + 4NO + 2H2O;
3P + 5HNO3 (р.) + 2H2O = H3PO4 + 5NO.
|
Азотная кислота также активно взаимодействует со сложными веществами (основаниями, оксидами, солями).
HNO3 + Сложное вещество | |
Концентрированная | Разбавленная |
1) С основными оксидами: МеО + HNO3 (k.) ≠ | 1) С основными оксидами: CaO + 2HNO3 (р.) = Ca(NO3)2 + H2O MgO +2HNO3 (р.) = Mg(NO3)2 + H2O |
2) С основаниями: Fe(OH)2 + 4HNO3 (k.) = Fe(NO3)3 + NO2 + 3H2O | 2) С основаниями: NaOH + HNO3 (р.) = NaNO3 + H2O Al(OH)3 + 3HNO3 (р.) = Al(NO3)3 + 3H2O |
3) С кислотными оксидами: P2O5 + 2HNO3 (k.) = 2HPO3 + N2O5 NO + 2HNO3 (k.) = 3NO2 + H2O SO2 +2HNO3 (k.) = H2SO4 + 2NO2 | 3) С кислотными оксидами: HемО + HNO3 (p.) ≠
|
4) С кислотами: 6HI + 2HNO3 (k.) = 3I2 +2NO + 4H2O 6HCl + 2HNO3 (k.) = 3Cl2 +2NO + 4H2O H2S + 2HNO3 (k.) = S + 2NO2 + 2H2O (на холоду) H2S (р)+8HNO3 (k.) = H2SO4 + 8NO2 + 4H2O | 4) С кислотами: 3H3PO2 + 2HNO3 (р.) = 3H3PO3 + 2NO + H2O (на холоду); HI + HNO3 (р.) ≠
|
5) С амфотерными оксидами: As2O3 + 4HNO3 (k.) + H2O = 2H3AsO4 + 4NO2 (кипячение)
| 5) С амфотерными оксидами: Al2O3 + 6HNO3 (р.) = 2Al(NO3)3 + 3H2O Fe2O3 + 6HNO3 (р.) = 2Fe(NO3)3 + 3H2O |
6) С солями: FeS + 12HNO3 (k.) =3Fe(NO3)3 +H2SO4 +9NO2 + 5H2O CuS + 8HNO3 (k.) = CuSO4 + 8NO2 + 4H2O MeCl2 + 4HNO3 (k.) = Me(NO3)3 + NO2 +2HCl + H2O (Me = Fe,Cr) | 6) С солями: Na2CO3 + 2HNO3 (р.) = 2NaNO3 + CO2 +3H2O 3PbS + 8HNO3 (р.) =3PbSO4 + 8NO + 4H2O Na2S + 4HNO3 (p.) = S + 2NO2 + 2NaNO3 + 2H2O |
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.
Станьте первым!