Азотная кислота

Азотная кислота. Её получение и свойства.

О каком веществе идет речь?

• Это вещество было описано в VІІІ веке арабским химиком Джабиром ибн Хайяном (Гебер) в его труде «Ямщик мудрости», а с ХV века это вещество добывалось для производственных целей.
• Благодаря этому веществу русский учёный В.Ф. Петрушевский в 1866 году впервые получил динамит.
• Это вещество – прародитель большинства взрывчатых веществ (тротил).

О каком веществе идет речь?

• Это вещество является компонентом ракетного топлива, его использовали для двигателя первого в мире советского реактивного самолета БИ – 1.
• Это вещество в смеси с соляной кислотой растворяет платину и золото, признанное «царём» металлов. Сама смесь, состоящая из 1 V этого вещества и 3 V соляной кислоты, называется «царской водкой».

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Монах – алхимик Бонавентура в 1270 году в поисках универсального растворителя «алкагеста» решил нагреть смесь железного купороса с селитрой. Сосуд, в котором была смесь, вскоре наполнился красно-бурым «дымом». Монах в изумлении застыл, затем убрал огонь и увидел, как в колбу-приемник стала капать желтоватая жидкость. Она действовала на все металлы, даже на серебро и ртуть.

Алхимики думали, что сидящий в жидкости рыжий дым является демоном, управляющим одной из стихий природы – водой. Поэтому желтоватую жидкость назвали «крепкой водой» или «крепкой водкой». Это название сохранилось до времен М.В. Ломоносова.

Строение молекулы

• Валентность  азота в азотной кислоте равна IV. 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.

Пунктир обозначает 

делокализованные электроны

Физические свойства

Азотная кислота HNO 3  – 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.

Способы получения

1. В лаборатории:   при действии  концентрированной серной кислоты  на твердые  нитраты металлов.  

KNO 3     +    H 2 SO 4(конц)     →    KHSO 4     +    HNO 3

2. В промышленности азотную кислоту получают из аммиака.

1 стадия . Каталитическое окисление аммиака.

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

2 стадия . Окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV) кислородом воздуха.

2NO + O 2 → 2NO 2

3 стадия . Поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии избытка кислорода.

4NO 2 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3

Химические свойства

Общие с другими кислотами :

1.  Практически полностью  диссоциирует  в водном растворе.

  HNO 3  → H +  + NO 3 –

2 . Взаимодействует с основным оксидом :

CuO   +   2HNO 3    →   Cu(NO 3 ) 2    +   H 2 O

3. Взаимодействует с основанием :

HNO 3    +   NaOH   →   NaNO 3    +   H 2 O

4. Взаимодействует с солями слабых кислот :

2HNO 3    +   Na 2 CO 3    →  2NaNO 3    +   H 2 O   +   CO 2

Особые свойства азотной кислоты

• Разлагается  при кипении или под действием света:
• 4HNO 3   →   4NO 2    +   O 2    +   2H 2 O
• Азотная кислота активно взаимодействует с  металлами.  При этом   никогда не выделяется водород ! 

• металл + HNO 3  → нитрат металла + вода + газ (или соль аммония)

Взаимодействие азотной кислоты с металлами

Концентрированная

с щелочными и щелочноземельными металлами

с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)

образуется N 2 O

Разбавленная

с Fe, Al, Cr

образуется NO 2

  с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)

пассивация при низкой Т

  образуется NO

с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe 

  образуется N 2

(NH 3 )

Золото и платина  не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 :  3 (по объему):

HNO 3 + 3HCl + Au → AuCl 3  + NO+2H 2 O

4HNO 3(конц.) + Cu → Cu(NO 3 ) 2   + 2NO 2  + 2H 2 O

8HNO 3 (разб.)  + 3Cu → 3Cu(NO 3 ) 2  + 2NO  + 4H 2 O

Азотная кислота окисляет и  неметаллы  (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO 3   обычно восстанавливается до  NO    или  NO 2 , неметаллы окисляются до соответствующих  кислот , либо  оксидов  (если кислота неустойчива).

6HNO 3        +   S     →   H 2 SO 4    +   6NO 2     +    2H 2 O

4HNO 3      +    C   →   CO 2     +    4NO 2     +    2H 2 O

Азотная кислота окрашивает  белки  в ярко-желтый цвет (при попадании на кожу рук) - « ксантопротеиновая реакция» .

Закрепление изученного

1. Степень окисления азота в HNO3 а)-3 б)0 в)+5 г)+4

2. При хранении на свету HNO3 а) краснеет б) желтеет в) остается бесцветной

3. При взаимодействии с металлами азотная кислота является: а)окислителем, б)восстановителем, в)и тем, и другим.

4. Азотная кислота в растворе не реагирует с веществом, формула которого: а) CO2 ; б) NaOH; в) Al(OH)3 ; г) NH3 .

5. Царская водка- это а)концентрированный спирт б)3 объема HCl и 1 объем HNO3

в) концентрированная азотная кислота

Ключ

1 - в

2 - б

3 - а

4 - а

5 - б

• Назовите вещества с которыми может реагировать азотная кислота, запишите уравнения реакций:
• S, H 2 , ZnO, KOH, HCl, Na 2 SiO 3 , Ag.