Kno3 область применения егэ

Задания

Версия для печати и копирования в MS Word

Элемент и его соединения	Применение
Ø  Al Ø  Al₂O₃ Ø  AlCl₃ Ø  Al₂(SO₄)₃ ∙ 18H₂O	·       Алюмотермия используется в металлургии для получения металлов: 2Al + Fe₂O₃ = 2Fe + Al₂O₃ ·       Машиностроение, авиастроение, судостроение ·       Алюминиевая посуда ·       Некоторые соли применяются в медицине для лечения кожных заболеваний  ·       Адсорбент в хроматографии  ·       Катализатор в органической химии ·       Очистка воды
Ø  Fe Ø  FeCl₃ Ø  Fe(NO₃)₃	·       Сплавы железа являются основным конструкционным материалом ·       Катализатор в органической химии ·       Окраска тканей
Ø  Cr Ø  «Хромовая смесь» — раствор K₂Cr₂O₇ вH₂SO₄(конц)	·       В металлургии для получения специальных сортов стали ·       Хромом покрывают другие металлы с целью предохранения их от коррозии ·       Окислитель для очистки стеклянной химической посуды
Ø  KMnO₄	·       Дезинфицирующее средство
Ø  Cu	·       Соединения меди используются для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений
Ø  H₂ Ø  H₂O₂	·       Сырьё для получения NH₃, HCl, CH₃OH ·       В пищевой промышленности водород используют для выработки твёрдых жиров путём гидрогенизации растительных масел ·       В металлургии для восстановления некоторых металлов и оксидов  ·       Летательные аппараты, воздушные шары, зонды наполняют водородом   ·       «водородная горелка» для сварки и резки металлов ·       Жидкий водород – одно из наиболее эффективных видов ракетного топлива  ·       В энергетике водород используют в качестве топлива ·       Дезинфицирующее средство в медицине для полосканий, промываний и как кровоостанавливающее средство
Ø  Cl₂	·       В производстве пластмасс  ·       Отбеливатель бумаги и тканей ·       Обеззараживание воды – «хлорирование» ·       В химической промышленности для получения соляной кислоты, фосгена, хлорной извести, хлороформа, моющих средств, ядохимикатов, каучуков
Ø  O₂	·       В металлургии при выплавке чугуна и стали ·       В смеси с ацетиленом используют для сварки и резки металлов  ·       В химической промышленности ·       В медицине (кислородные подушки, кислородные коктейли и др.)
Ø  S Ø  H₂S Ø  SO₂ Ø  H₂SO₄ Ø  MgSO₄ ∙ 7H₂O(горькая английская соль)и Na₂SO₄ ∙ 10H₂O(глауберова соль) Ø  CaSO₄ ∙ 2H₂O	·       Широко применяется для борьбы с вредителями сельского хозяйства ·       Для вулканизации каучука ·       В производстве спичек, пороха ·       В медицине для лечения кожных заболеваний ·       В медицине для лечения ревматизма и кожных заболеваний  ·       Сероводород – один из компонентов минеральных вод ·       В текстильной промышленности для отбеливания различных изделий  ·       Для уничтожения вредных микроорганизмов  ·       Получение серной кислоты ·       Осушка газов ·       Получение других кислот ·       Получение удобрений ·       Различные красители ·       Слабительное ·       Гипсовые повязки
Ø  N₂ Ø  NH₃ Ø  NH₄OH(нашатырный спирт) и NH₄Cl Ø  Аммонийные соли Ø  N₂O(веселящий газ) Ø  HNO₃	·       Исходное сырьё для получения аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений ·       Получение азотной кислоты, гидроксида аммония и т.д. ·       В медицине ·       Удобрения ·       В медицине для наркоза ·       Для получения удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ
Ø  P Ø  H₃PO₄	·       Производство фосфорной кислоты ·       Красный фосфор используется при изготовлении спичек ·       Производство удобрений ·       Изготовление реактивов, многих органических веществ, для получения катализаторов ·       Для создания защитных покрытий на металлах  ·       В фармацевтической промышленности
Ø  C Ø  CO Ø  CO₂ Ø  Na₂CO₃	·       Алмаз применяется в промышленности для обработки твердых сплавов и бурения, также для изготовления ювелирных изделий ·       Графит применяется в электротехнике для изготовления электродов ·       В металлургии для получения металлов и руд ·       Пищевая промышленность (газированная вода, лимонады) ·       Сухой лёд ·       Пищевая промышленность (сода)
Ø  Si Ø  SiO₂	·       Получение полупроводниковых материалов и сплавов ·       Из сплава кремния с железом (ферросилиций) изготавливают химическую аппаратуру  ·       Сырьё для производства стекла ·       Изготовление цемента

Нитрат калия, азотнокислый калий — неорганическое соединение, калиевая соль азотной кислоты с формулой KNO₃. В кристаллическом состоянии — бесцветное вещество, нелетучее, слегка гигроскопичное, без запаха. Нитрат калия хорошо растворим в воде. Практически не токсичен для живых организмов.

Нитрат калия
Общие
Систематическое наименование	Нитрат калия
Сокращения	в народе КС, НК
Традиционные названия	Ка́лиевая селитра, кали́йная селитра, индийская селитра, Соль Петра (Salt of Peter, petersalt)
Хим. формула	KNO3
Рац. формула	KNO3
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	101,1032 г/моль
Плотность	2,109 (16 °C)
Твёрдость	2
Термические свойства
Температура
• плавления	334 °C
• кипения	с разложением °C
• разложения	400 °C
Тройная точка	отсутствует
Мол. теплоёмк.	95,06 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-494,00 кДж/моль
• плавления	9,80 кДж/моль
• сублимации	181,00 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	13,3 (0 °C) 36 (25 °C) 247 (100 °C)
Классификация
Рег. номер CAS	7757-79-1
PubChem	24434
Рег. номер EINECS	231-818-8
SMILES	[N+](=O)([O-])[O-].[K+]
InChI	1S/K.NO3/c;2-1(3)4/q+1;-1 FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N
Кодекс Алиментариус	E252
RTECS	TT3700000
ChEBI	63043
Номер ООН	1486
ChemSpider	22843
Безопасность
ЛД50	3750 мг/кг
Токсичность	малотоксичен
NFPA 704

Встречается в природе в виде минерала нитрокалита, в Ост-Индии находится одно из крупнейших месторождений, отсюда второе название — индийская селитра. В очень малых количествах содержится в растениях и животных.

Форма кристаллов игольчатая, сами кристаллы очень длинные. Легко поддаётся очистке перекристаллизацией с минимальными потерями.

Основное применение находит в пиротехнике (до XX века особенно широко, как компонент основного в то время взрывчатого вещества — дымного (чёрного) пороха) и как калий-азотное удобрение (очень удобное соединение двух обычно плохо сочетающихся при усваивании растениями элементов).

Физические свойства

Нитрат калия в нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы (в измельчённом состоянии белый порошок) с ионной структурой и ромбической или гексагональной кристаллической решёткой. Слегка гигроскопичен, склонен несильно слеживаться со временем. Не имеет запаха, нелетуч.

Хорошо растворим в воде, в средней степени в глицерине, жидком аммиаке, гидразине, нерастворим в чистом этаноле и эфире (в разбавленных водой растворяется плохо). Таблица растворимости в некоторых растворителях, в граммах KNO₃ на 100 г H₂O:

Растворитель / Температура, °С	0	10	20	25	30	40	60	80	100
Вода	13,9	21,2	31,6	37,9	46,0	61,3	106,2	166,6	245,0
Жидкий аммиак	10,52			10,4
Гидразин			14

При медленной кристаллизации вырастают очень длинные игольчатые кристаллы. Нитрат калия хорошо поддаётся очистке перекристаллизацией, причём с небольшими потерями, благодаря сильному повышению растворимости с ростом температуры.

Химические свойства

• Разлагается при 400—520 °C с образованием нитрита калия KNO₂ и кислорода O₂ (выделение последнего увеличивает пожароопасность нитрата калия):

• Является сильным окислителем, реагирует с горючими материалами и восстановителями, при измельчении активно и нередко со взрывом. Смеси нитрата калия с некоторыми органическими материалами склонны к самовоспламенению.

• Восстанавливается водородом в момент выделения (в реакции соляная кислота разбавленная):

Реакция поташа с кальциевой селитрой (нитратом кальция) является самой древней из используемых человеком для получения нитрата калия и популярна до сих пор. Вместо поташа, впрочем, сейчас в лабораториях чаще всего используют сульфат калия, реакция очень похожа:

Существует несколько других способов получения нитрата калия. Это взаимодействие нитрата аммония и хлорида калия с образованием нитрата калия и хлорида аммония, последний легко отделяется:

— наиболее применимая после реакции нитрата кальция с карбонатом или сульфатом калия.

 — в основном, демонстрационная реакция соответствующей кислоты и основания

 — тоже демонстрационная реакция соответствующих кислоты и металла.

 — демонстрационная реакция соответствующего щелочного оксида с соответствующей кислотой.

Также:

Природные источники и месторождения

В природе нитрат калия распространён в виде минерала нитрокалита. Природный нитрат калия образуется в результате разложения азотсодержащих веществ с последующим связыванием медленно выделяющегося аммиака нитробактериями, чему способствует влага и тепло, поэтому наиболее крупные залежи находятся в странах с жарким климатом. Наиболее известные месторождения нитрата калия находятся в Индии, Боливии, Австралии, Чили, ЮАР, России, США и Шри-Ланке. Он также встречается в Китае, Мексике, и других странах

В очень малых количествах нитрат калия содержится в растениях и животных, является промежуточным продуктом при переработке ими почвенных сульфата и карбоната калия.

Применение

Основное применение на сегодняшний день нитрат калия находит в качестве ценного удобрения, так как совмещает в себе два элемента, частично блокирующих усвоение друг друга растениями, когда находятся в составе отдельных соединений.

Применяется при изготовлении дымного пороха и некоторых других горючих смесей (например, карамельного ракетного топлива), которые почти полностью сейчас используются в производстве пиротехнических изделий.

Применяется также в электровакуумной промышленности и оптическом стекловарении для обесцвечивания и осветления технических хрустальных стёкол и придания прочности изделиям из стекла.

Расплав иногда используется в химических лабораториях и у любителей химии для получения металлического калия электролизом, наряду с гидроксидом калия.

Используется в качестве сильного окислителя в металлургии, в частности, при переработке никелевых руд.

В пищевой промышленности нитрат калия применяется в качестве консерванта E252. Сам по себе он не имеет существенного антибактериального действия, но его оказывает образующийся в результате восстановления нитрит калия в мясных продуктах, в которых нитрат калия наиболее широко используется в качестве консерванта.

Азот — неметаллический элемент Va группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Составляет 78% воздуха. Входит в состав
белков, являющихся важной частью живых организмов.

Температура кипения азота составляет -195,8 °C. Однако быстрого замораживания объектов, которое часто демонстрируют в
кинофильмах, не происходит. Даже для заморозки растения нужно продолжительное время, это связано с низкой теплоемкостью
азота.

Общая характеристика элементов Va группы

От N к Bi (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств.
Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Азот, фосфор и мышьяк являются неметаллами, сурьма — полуметалл, висмут — металл.

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns²np³:

• N — 2s²2p³
• P — 3s²3p³
• As — 4s²4p³
• Sb — 5s²5p³
• Bi — 6s²6p³

Основное и возбужденное состояние азота

При возбуждении атома фосфора электроны на s-подуровне распариваются и переходят на p-подуровень. Однако с азотом ситуация иная. Поскольку азот находится во втором периоде, то
3ий уровень у него отсутствует, а значит распаривание электронов на s-подуровне невозможно — возбужденное состояние у азота отсутствует.

Сравнивая возможности перемещения электронов у азота и фосфора, разница становится очевидна.

Природные соединения

В природе азот встречается в виде следующих соединений:

• Воздух — во вдыхаемом нами воздухе содержится 78% азота
• Азот входит в состав нуклеиновых кислот, белков
• KNO₃ — индийская селитра, калиевая селитра
• NaNO₃ — чилийская селитра, натриевая селитра
• NH₄NO₃ — аммиачная селитра (искусственный продукт, в природе не встречается)

Селитры являются распространенными азотными удобрениями, которые обеспечивают быстрый рост и развитие растений, повышают урожайность. Однако,
следует строго соблюдать правила их применения, чтобы не превысить допустимые концентрации.

Получение

В промышленности азот получают путем сжижения воздуха. В дальнейшем путем испарения из сжиженного воздуха получают азот.

Применяют и метод мембранного разделения, при котором через специальный фильтр из сжатого воздуха удаляют кислород.

В лаборатории методы не столь экзотичны. Чаще всего получают азот разложением нитрита аммония

NH₄NO₂ → (t) N₂ + H₂O

Также азот можно получить путем восстановления азотной кислоты активными металлами.

HNO_3(разб.) + Zn → Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O

Химические свойства

Азот восхищает — он принимает все возможные для себя степени окисления от -3 до +5.

Молекула азота отличается большой прочностью из-за наличия тройной связи. Вследствие этого многие реакции эндотермичны: даже горение
азота в кислороде сопровождается поглощением тепла, а не выделением, как обычно бывает при горении.

• Реакция с металлами

Без нагревания азот взаимодействует только с литием. При нагревании реагирует и с другими металлами.

N₂ + Li → Li₃N (нитрид лития)

N₂ + Mg → (t) Mg₃N₂

N₂ + Al → (t) AlN

• Реакция с неметаллами

Важное практическое значение имеет синтез аммиака, который применяется в дальнейшим при изготовлении удобрений, красителей, лекарств.

N₂ + H₂ ⇄ (t, p) NH₃

Аммиак

Бесцветный газ с резким едким запахом, раздражающим слизистые оболочки. Раствор концентрацией 10% аммиака применяется в медицинских целях,
называется нашатырным спиртом.

Получение

В промышленности аммиак получают прямым взаимодействием азота и водорода.

N₂ + H₂ ⇄ (t, p) NH₃

В лабораторных условиях сильными щелочами действуют на соли аммония.

NH₄Cl + NaOH → NH₃ + NaCl + H₂O

Химические свойства

Аммиак проявляет основные свойства, окрашивает лакмусовую бумажку в синий цвет.

• Реакция с водой

Образует нестойкое соединение — гидроксид аммония, слабое основание. Оно сразу же распадается на воду и аммиак.

NH₃ + H₂O ⇄ NH₄OH

• Основные свойства

Как основание аммиак способен реагировать с кислотами с образованием солей.

NH₃ + HCl → NH₄Cl (хлорид аммония)

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃ (нитрат аммония)



• Восстановительные свойства

Поскольку азот в аммиаке находится в минимальной степени окисления -3 и способен только ее повышать, то аммиак проявляет выраженные
восстановительные свойства. Его используют для восстановления металлов из их оксидов.

NH₃ + FeO → N₂↑ + Fe + H₂O

NH₃ + CuO → N₂↑ + Cu + H₂O

Горение аммиака без катализатора приводит к образованию азота в молекулярном виде. Окисление в присутствии катализатора сопровождается
выделением NO.

NH₃ + O₂ → (t) N₂ + H₂O

NH₃ + O₂ → (t, кат) NO + H₂O

Соли аммония

Получение

NH₃ + H₂SO₄ → NH₄HSO₄ (гидросульфат аммония, избыток кислоты)

3NH₃ + H₃PO₄ → (NH₄)₃PO₄

Химические свойства

Помните, что по правилам общей химии, если по итогам реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода — реакция идет.

• Реакции с кислотами

NH₄Cl + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄ + HCl↑

• Реакции с щелочами

В реакциях с щелочами образуется гидроксид аммония — NH₄OH. Нестойкое основание, которое легко распадается на воду и аммиак.

NH₄Cl + KOH → KCl + NH₃ + H₂O

• Реакции с солями

(NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄↓ + NH₄Cl

• Реакция гидролиза

В воде ион аммония подвергается гидролизу с образованием нестойкого гидроксида аммония.

NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₄OH + H⁺

NH₄OH ⇄ NH₃ + H₂O

• Реакции разложения

NH₄Cl → (t) NH₃↑ + HCl↑

(NH₄)₂CO₃ → (t) NH₃↑ + H₂O + CO₂↑

NH₄NO₂ → (t) N₂↑ + H₂O

NH₄NO₃ → (t) N₂O↑ + H₂O

(NH₄)₃PO₄ → (t) NH₃↑ + H₃PO₄

Оксид азота I — N₂O

Закись азота, веселящий газ — N₂O — обладает опьяняющим эффектом. Несолеобразующий оксид. При н.у. является бесцветным газом с приятным
сладковатым запахом и привкусом. В медицине применяется в больших концентрациях для ингаляционного наркоза.

Получают N₂O разложением нитрата аммония при нагревании:

NH₄NO₃ → N₂O + H₂O

Оксид азота I разлагается на азот и кислород:

N₂O → (t) N₂ + O₂

Оксид азота II — NO

Окись азота — NO. Несолеобразующий оксид. При н.у. бесцветный газ, на воздухе быстро окисляется до оксида азота IV.

Получение

В промышленных масштабах оксид азота II получают при каталитическом окислении аммиака.

NH₃ + O₂ → (t, кат) NO + H₂O

В лабораторных условиях — в ходе реакции малоактивных металлов с разбавленной азотной кислотой.

Cu + HNO_3(разб.) → Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O

Химические свойства

На воздухе быстро окисляется с образованием бурого газа — оксида азота IV — NO₂.

NO + O₂ → NO₂

Оксид азота III — N₂O₃

При н.у. жидкость синего цвета, в газообразной форме бесцветен. Высокотоксичный, приводит к тяжелым ожогам кожи.

Получение

Получают N₂O₃ в две стадии: сначала реакцией оксида мышьяка III с азотной кислотой (две реакции, в которых образуется смесь оксидов азота), затем
охлаждением полученной смеси газов до температуры — 36 °C.

As₂O₃ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₄ + NO↑

As₂O₃ + HNO₃ + H₂O → H₃AsO₄ + NO₂↑

При охлаждении газов образуется оксид азота III.

NO + NO₂ → N₂O₃

Химические свойства

Является кислотным оксидом. соответствует азотистой кислоте — HNO₂, соли которой называются нитриты (NO₂^—).
Реагирует с водой, основаниями.

H₂O + N₂O₃ → HNO₂

NaOH + N₂O₃ → NaNO₂ + H₂O

Оксид азота IV — NO₂

Бурый газ, имеет острый запах. Ядовит.

Получение

В лабораторных условиях данный оксид получают в ходе реакции меди с концентрированной азотной кислотой. Также NO₂ выделяется при
разложении нитратов.

Cu + HNO_3(конц) → Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Cu(NO₃)₂ → (t) CuO + NO₂ + O₂

Pb(NO₃)₂ → (t) PbO + NO₂ + O₂

Химические свойства

Проявляет высокую химическую активность, кислотный оксид.

• Окислительные свойства

Как окислитель NO₂ ведет себя в реакциях с фосфором, углеродом и серой, которые сгорают в нем.

NO₂ + C → CO₂ + N₂

NO₂ + P → P₂O₅ + N₂

Окисляет SO₂ в SO₃ — на этой реакции основана одна из стадий получения серной кислоты.

SO₂ + NO₂ → SO₃ + NO

• Реакции с водой и щелочами

Оксид азота IV соответствует сразу двум кислотам — азотистой HNO₂ и азотной HNO₃. Реакции с
водой и щелочами протекают по одной схеме.

NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂

NO₂ + LiOH → LiNO₃ + LiNO₂ + H₂O

Если растворение в воде оксида проводить в избытке кислорода, образуется азотная кислота.

NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃

Физические свойства

Нитрат калия KNO₃ — соль щелочного металла калия и азотной кислоты. Белый. Плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.

Относительная молекулярная масса M_r = 101,10; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,109; t_пл = 334, 5º C;

Способ получения 

1. Нитрат калия можно получить при 70º С путем взаимодействия надпероксида калия и оксида азота (IV), образуется нитрат калия и кислород:

2KO₂ + 2NO₂ = 2KNO₃ + O₂

2. В результате взаимодействия разбавленной азотной кислоты и гидроксида калия образуется нитрат калия и вода:

KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

3. В результате реакции между горячим гидроксидом калия, оксидом азота (IV) и кислородом, происходит образование нитрата калия и воды:

4KOH + 4NO₂ + O₂ = 4KNO₃ + 2H₂O

4. В результате взаимодействия горячего и разбавленного раствора нитрита калия и кислорода образуется нитрат калия:

2KNO₂ + O₂ = 2KNO₃

5. При смешивании горячего пероксида водорода и нитрита калия в разбавленной серной кислоте происходит образование нитрата калия и воды:

KNO₂ + H₂O₂ = KNO₃ + H₂O

Качественная реакция

Качественная реакция на нитрат калия — взаимодействие с медью при нагревании в присутствии концентрированной кислоты:

1. При взаимодействии с серной кислотой и медью, нитрат калия образует сульфат калия, нитрат меди, газ оксид азота и воду:

Cu + 4KNO₃ + 2H₂SO₄ = Cu(NO₃)₂ + 2K₂SO₄ + 2NO₂ + 2H₂O

Химические свойства

1. Hитрат калия разлагается при температуре 400–520º С с образованием нитрита калия и кислорода:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂

2. Нитрат калия может реагировать с простыми веществами:

2.1. Нитрат калия реагирует со свинцом при температуре 350–400 ºС. При этом образуется нитрит калия и оксид свинца:

KNO₃ + Pb = KNO₂ + PbO

2.2. Нитрат калия реагирует при температуре 400º С с алюминием с образованием алюмината калия, оксида алюминия и азота:

6KNO₃ + 10Al = 6KAlO₂ + 2Al₂O₃ + 3N₂

2.3. Нитрат калия взаимодействует с атомным водородом в присутствии цинка и разбавленной соляной кислоты при этом образуются нитрит калия и вода:

KNO₃ + Zn + 2HCl  = KNO₂ + ZnCl₂ + H₂O,

при взаимодействии нитрата калия и водорода при кипении в присутствии алюминия и концентрированного гидроксида калия образуется газ аммиак, вода и гидроксид калия:

3KNO₃ + 8Al + 5KOH+ 18H₂O = 3NH₃↑  + 8K[Al(OH)₄]

3. Возможны реакции между нитратом калия и сложными веществами:

3.1. Нитрат калия вступает в реакцию с кислотами:

3.1.1. В результате реакции в вакууме между нитратом калия и концентрированной серной кислотой образуется гидросульфат калия и азотная кислота:

KNO₃ + H₂SO₄ = HNO₃↑ + KHSO₄

3.2. Нитрат калия взаимодействует с солями:

3.2.1. Нитрат калия реагирует с сульфатом аммония при нагревании. В результате данной реакции образуются сульфат калия, оксид азота (I) и вода:

2KNO₃ + (NH₄)₂SO₄ = K₂SO₄ + 2N₂O + 4H₂O