Окислительные свойства азотной кислоты егэ

Химические свойства азотной кислоты

Чем более разбавленной является кислота, тем более сильным окислителем она является.

• Изменение степени окисления азота в реакциях с сильным восстановителем:

Восстановление N+5	Продукты восстановления	Условие
N+5 + 8e → N–3	NH3 или NH4NO3	очень разбавленная HNO3
N+5 + 5e → N0	N2	разбавленная HNO3
N+5 + 4e → N+1	N2O	разбавленная HNO3, концентрированная

• Изменение степени окисления азота в реакциях со слабым восстановителем:

Восстановление N+5	Продукты восстановления	Условие
N+5 + 3e → N+2	NO	разбавленная HNO3
N+5 + 1e → N+4	NO2	концентрированная HNO3

Восстановители:

Сильные:

• Металлы от Li до Al

Слабые:

• Металлы, начиная с Fe
• Неметаллы
• Соли (если можем окислить)
• Оксиды (если можем окислить)
• HI и йодиды, H2S и сульфиды

Взаимодействие азотной кислоты с простыми веществами:

1) с металлами — сильными восстановителями:

10HNO3(оч. разб.) + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

10HNO3(разб.) + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O        (возможно образование N2)

2) с металлами — слабыми восстановителями:

8HNO3(разб.) + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4HNO3(конц.) + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

HNO3(конц.) + Fe → Fe(NO3)3 + NO2 + H2O (при нагревании)

3) С неметаллами (слабыми восстановителями) образуются соответствующие кислоты, а также NO (если кислота разб.) или NO2 (если кислота конц.):

10HNO3(конц.) + I2 →  2HIO3 + 10NO2 + 4H2O (t)   (из галогенов реакция идет только с йодом)           

6HNO3(конц.) + S → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

2HNO3(разб.) + S → H2SO4 + 2NO

5HNO3(конц.) + P → H3PO4 + 5NO2 + H2O

5HNO3(разб.) + 3P + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

4HNO3(конц.) + C → CO2 + 4NO2 + 2H2O

HNO3(разб.) + C → реакция не идет.

4) Взаимодействие HNO3 с Al, Cr, Fe (а также H2SO4 и HCl для полноты картины):

Al, Cr, Fe пассивируются холодными концентрированными растворами серной и азотной кислот (т.е. покрываются прочной оксидной пленкой, препятствующей дальнейшей реакции). Реакции идут только при нагревании. Кислотами-окислителями являются кислоты: H2SO4 (конц.) и HNO3 (любой концентрации).

Fe + 6HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (только при нагревании)

Fe + 4HNO3(разб.) → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (при любой температуре)

2Fe + 6H2SO4(конц.) → Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (только при нагревании)

Fe + H2SO4(разб.) → FeSO4 + H2 (соль Fe⁺²)

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 (соль Fe⁺², HCl любой концентрации).

Cr + 6HNO3(конц.)  →  Cr(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O

Cr + 4HNO3(разб.)  →  Cr(NO3)3 + NO + 2H2O

Cr + H2SO4(разб.) → CrSO4 + H2 (соль Cr⁺²)

Cr + 2HCl → CrCl2 + H2 (соль Cr⁺², HCl любой концентрации).

В реакциях с алюминием продукт восстановления азотной кислоты сильно зависит от её концентрации, в результате чего возможны несколько вариантов записи. Как правило, реакции с разными возможными продуктами на ЕГЭ не спрашиваются.

Al + 4HNO3(конц.) → Al(NO3)3 + NO + 2H2O (только при нагревании)

8Al + 30HNO3(разб.) → 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O (при любой температуре, возможно образование N2O)

2Al + 6H2SO4(конц.) → Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (только при нагревании)

2Al + 3H2SO4(разб.) → Al2(SO4)3 + 3H2

Взаимодействие азотной кислоты со сложными веществами:

Как правило, сложные вещества являются слабыми восстановителями, следовательно, в реакциях с концентрированной азотной кислотой выделяется бурый газ NO2.

Окисляем анион:

8HNO3(конц.) + H2S →  H2SO4 + 8NO2 + 4H2O

8HNO3(конц.) + Na2S →  Na2SO4 + 8NO2 + 4H2O

8HNO3(конц.) + CuS →  CuSO4 + 8NO2 + 4H2O

16HNO3(конц.) + Mg3P2 → Mg3(PO4)2 + 16NO2 + 8H2O

16HNO3(конц.) + Ca(HS)2 →   H2SO4 + CaSO4 + 16NO2 + 8H2O

8HNO3(конц.) + AlP  →  AlPO4 + 8NO2­ + 4H2O

В избытке кислоты фосфаты растворяются:

11HNO3(конц., изб.) + AlP → H3PO4 + Al(NO3)3 + 8NO2 + 4H2O

Окисляем металл соли или оксида:

10HNO3(конц.) + Fe3O4 → 3Fe(NO3)3 + NO2 + 5H2O

4HNO3(конц.) + FeO → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O

HNO3(конц.) + FeSO4 → Fe(NO3)3 + NO2 + H2SO4 + H2O

4HNO3(конц.) + CrCl2 → Cr(NO3)3 + NO2 + 2HCl + H2O (ионы Cl^– азотная кислота окислить не может)

Одновременное окисление катиона и аниона:

14HNO3(конц.) + Cu2S →  H2SO4 + 2Cu(NO3)2 + 10NO2 + 6H2O или

12HNO3(конц.) + Cu2S → CuSO4 + Cu(NO3)2 + 10NO2 + 6H2O.

Азотная кислота является одной из самых сильных минеральных кислот, в концентрированном виде выделяет пары
желтого цвета с резким запахом. За исключением золота и платины растворяет все металлы.

Применяют азотную кислоту для получения красителей, удобрений, органических нитропродуктов, серной и фосфорной
кислот. В результате ожога азотной кислотой образуется сухой струп желто-зеленого цвета.

Получение

В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.

NH₃ + O₂ → (кат. Pt) NO + H₂O

NO + O₂ → NO₂

NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃

Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:

KNO₃ + H₂SO_4(конц.) → KHSO₄ + HNO₃↑

Химические свойства

• Кислотные свойства

Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии
выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.

CaO + HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

Na₂CO₃ + HNO₃ → NaNO₃ + H₂O + CO₂↑



• Термическое разложение

При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в
темном месте.

HNO₃ → (hv) NO₂ + H₂O + O₂

• Реакции с неметаллами

Азотная кислота способна окислить все неметаллы, при этом, если кислота концентрированная, азот обычно восстанавливается до NO₂,
если разбавленная — до NO.

HNO_3(конц.) + C → CO₂ + H₂O + NO₂

HNO_3(конц.) + S → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

HNO_3(разб.) + S → H₂SO₄ + NO + H₂O

HNO_3(конц.) + P → H₃PO₄ + NO₂ + H₂O



• Реакции с металлами

В любой концентрации азотная кислота проявляет свойства окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до -3. На какой
именно степени окисления остановится азот, зависит от активности металла и концентрации азотной кислоты.

Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием
нитрата и преимущественно NO₂.

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

С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.

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

В реакциях с металлами, стоящими левее водорода в ряду напряжений, возможны самые разные газообразные (и не газообразные) продукты: бурый газ NO₂,
NO, N₂O, атмосферный газ N₂, NH₄NO₃.

Помните о закономерности: чем более разбавлена кислота и активен металл, тем сильнее восстанавливается азот. Ниже представлены реакции цинка
с азотной кислотой в различных концентрациях.

Zn + HNO_{3(70% — конц.)} → Zn(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O

Zn + HNO_{3(35% — ср. конц.)} → Zn(NO₃)₂ + NO + H₂O

Zn + HNO_{3(20% — разб.)} → Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Zn + HNO_{3(10% — оч. разб.)} → Zn(NO₃)₂ + N₂ + H₂O



Посмотрите на таблицу ниже, в которой также отражены изученные нами закономерности.



Концентрированная холодная азотная кислота пассивирует хром, железо, алюминий, никель, свинец и бериллий. Это происходит
за счет оксидной пленки, которой покрыты данные металлы.

Al + HNO_3(конц.) ⇸ (реакция не идет)

При нагревании или амальгамировании (покрытие ртутью) перечисленных металлов реакция с азотной кислотой идет, так
как оксидная пленка на поверхности металлов разрушается.

Al + HNO₃ → (t) Al(NO₃)₃ + NO₂ + H₂O

Соли азотной кислоты — нитраты NO₃^—

Получение

Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.

Fe + HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.

MgO + HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O

Cr(OH)₃ + HNO₃ → Cr(NO₃)₃ + H₂O

Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.

NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

Обратите внимание на следующую закономерность: концентрированная азотная кислота, как правило, окисляет железо и хром до +3. Разбавленная
кислота — до +2.

Fe + HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Fe + HNO_3(конц.) → Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Химические свойства

• Реакции с металлами, основаниями и кислотами

Как и для всех солей, из нитратов можно вытеснить металл другим более активным. Соли реагируют с основаниями и кислотами, если в результате
реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

Hg(NO₃)₂ + Mg → Mg(NO₃)₂ + Hg

Pb(NO₃)₂ + LiOH → Pb(OH)₂ + LiNO₃

AgNO₃ + KCl → AgCl↓ + KNO₃



Ba(NO₃)₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄ + NaNO₃

• Разложение нитратов

Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.



Pb(NO₃)₂ → (t) PbO + NO₂ + O₂

NaNO₃ → (t) NaNO₂ + O₂

Cu(NO₃)₂ → (t) CuO + NO₂ + O₂

PtNO₃ → (t) Pt + NO₂ + O₂



© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Окислительные свойства азотной кислоты

02-Янв-2015 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

Окислительные свойства азотной кислоты.

ОВР в статье специально выделены цветом. Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

автор статьи — Саид Лутфуллин

Азотная кислота –  в любом виде  (и разбавленная, и концентрированная) является сильным окислителем.

Причем, разбавленная восстанавливается глубже, чем концентрированная.

Окислительные свойства обеспечиваются азотом в высшей степени окисления +5

Какая валентность у азота в этом соединении? Вопрос очень хитрый, многие отвечают на него корректно. У азота в азотной кислоте валентность IV.

Атом азота не может образовать больше ковалентных связей, посмотрите на электронную диаграмму:

Три связи с каждым атомом кислорода, и четвертая как бы распределяется, образуется полуторная связь. Таким образом, валентность азота IV, а степень окисления +5

Первое самое интересное свойство: взаимодействие с металлами.

Водород при взаимодействии с металлами никогда не выделяется

Схема реакции азотной кислоты (и разбавленной, и концентрированной) с металлами:

HNO₃ + Ме → нитрат + H₂O + продукт восстановленного азота

Два нюанса:

1. Алюминий, железо и хром с концентрированной азотной кислотой в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2. С платиной и золотом концентрированная азотная кислота не реагирует вообще.

Чтобы понять до чего вообще может восстанавливаться азот, посмотрим на диаграмму его степеней окисления:

Азот +5 – окислитель, будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления.

Все возможные продукты восстановления азотной на диаграмме обведены красным.

(Не все конечно, такие реакции вообще что угодно дать могут, но в ЕГЭ образуются только эти).

Определить какой именно продукт будет образовываться можно чисто логически:

• до таких низких степеней окисления как -3 или +1, с образованием продуктов NH₄NO₃ или N₂O соответственно, азот восстанавливают только достаточно сильные, активные металлы: щелочные — 1-я группа главная подгруппа, щелочноземельные, а так же Al и Zn. Как ранее уже было сказано, разбавленная кислота восстанавливается глубже, поэтому при взаимодействии активных металлов с конц. азотной кислотой образуется N₂O, а при взаимодействии с разб. азотной кислотой NH₄NO₃.

4Ba + 10HNO_3(конц.) → 4Ba(NO₃)₂ + 5H₂O + N₂O↑

4Ba + 10HNO_3(разб.) → 4Ba(NO₃)₂ + 3H₂O + NH₄NO₃

8Li + 10HNO_3(конц.) → 8LiNO₃ + 5H₂O + N₂O↑

8Li + 10HNO_3(разб.) → 8LiNO₃ + 3H₂O + NH₄NO₃

8Al + 30HNO_3(конц.) (t)→ 8Al(NO₃)₃ + 15H₂O + 3N₂O↑

8Al + 30HNO_3(разб.) → 8Al(NO₃)₃ + 9H₂O + 3NH₄NO₃

Остальные металлы восстанавливают азотную кислоту до +2 или +4, с образованием продуктов соответственно: NO или O₂.

Разбавленная кислота восстанавливается глубже

• при взаимодействии с ней металлов, не отличающихся особой активностью, будет образовываться NO. Ну а с конц. азотной NO₂:

Cu + 4HNO_3(конц.) → Cu(NO₃)₂ + 2H₂O + 2NO₂↑

3Cu + 8HNO_3(разб.) → 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO↑

Fe + 6HNO_3(конц.) (t)→ Fe(NO₃)₃ + 3H₂O + 3NO₂↑

Fe + 4HNO_3(разб.) → Fe(NO₃)₃ + 2H₂O + NO↑

(обратите внимание, что железо окисляется до высшей степени окисления)

Ag + 2HNO_3(конц.) → AgNO₃ + H₂O + NO₂↑

3Ag + 4HNO_3(разб.) → 3AgNO₃ + 2H₂O + NO↑

Если тяжело сразу понять всю логичность выбора, вот таблица:

Азотная кислота окисляет неметаллы до высших оксидов.

Так как неметаллы – не такие сильные восстановители, как активные металлы, азот может восстановиться только до +4, образовав NO₂ или NO соответственно.

При окислении неметаллов концентрированной азотной кислотой образуется бурый газ (NO₂), а если кислота разбавленная, то образуется NO. Схемы реакций следующие:

неметалл + HNO₃(разб.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO

неметалл + HNO₃(конц.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO₂

C + 4HNO_3(конц.) → CO₂↑ + 2H₂O + 4NO₂↑

3C + 4HNO_3(разб.) → 3CO₂↑ + 2H₂O + 4NO↑

(угольная кислота не образуется, так как она не стабильна)

P + 5HNO_3(конц.) → H₃PO₄ + H₂O + 5NO₂↑

3P + 5HNO_3(разб.) + 2H₂O → 3H₃PO₄ + 5NO↑

B + 3HNO_3(конц.) → H₃BO₃ + 3NO₂↑

B + HNO_3(разб.) + H₂O → H₃BO₃ + NO↑

S + 6HNO_3(конц.) → H₂SO₄ + 2H₂O + 6NO₂↑

S + 2HNO_3(разб.) → H₂SO₄ + 2NO↑

• концентрированная азотная кислота окисляет сероводород. Окисление идет глубже при нагревании:

2HNO_3(конц.) + H₂S → S↓ + 2NO₂ + 2H₂O

H₂S + 8HNO_3(конц.) → H₂SO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O

• концентрированная азотная кислота окисляет сульфиды до сульфатов:

CuS + 8HNO_3(конц.) → CuSO₄ + 4H₂O + 8NO₂↑

• азотная кислота настолько сурова, что может окислить даже ГАЛОГЕН. Только один – иод. Разбавленная восстанавливается глубже: до +2, концентрированная до +4. А вот иод окисляется не до высшей степени окисления +7 (слишком круто), а до +5, образуя иодноватую кислоту HIO₃:

10HNO_3(конц.) + I₂ (t)→ 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O

10HNO_3(разб.) + 3I₂ (t)→ 6HIO₃ + 10NO↑ + 2H₂O

• концентрированная азотная кислота реагирует с хлоридами и фторидами. Только следует понимать, что с фторидами и хлоридами протекает обычная реакция ионного обмена с вытеснением галогеноводорода и образованием нитрата:

NaCl_(тв.) + HNO_3(конц.) → HCl↑ + NaNO₃

NaF_(тв.) + HNO_3(конц.) → HF↑ + NaNO₃

• А вот с бромидами и иодидами (и с бромоводородами, и с иодоводородами) протекает ОВР. В обоих случаях образуется свободный галоген, а азот восстанавливается до NO₂:

8HNO_3(конц.) + 6KBr_(тв.) → 3Br₂ + 4H₂O + 6KNO₃ + 2NO₂↑

4HNO_3(конц.) + 2NaI_(тв.) → 2NaNO₃ + 2NO₂↑ + 2H₂O + I₂↓

Образовавшийся иод окисляется дальше до иодноватой кислоты, поэтому реакцию можно записать сразу:

7HNO_3(конц.) + NaI → NaNO₃ + 6NO₂↑ + 3H₂O + HIO₃

То же самое происходит при взаимодействии с иодо- и бромоводородами:

2HNO_3(конц.) + 2HBr → Br₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

6HNO_3(конц.) + HI → HIO₃ + 6NO₂↑ + 3H₂O

Реакции с золотом, магнием, медью и серебром 

Обсуждение: «Окислительные свойства азотной кислоты»

(Правила комментирования)

Азотная кислота

Строение молекулы и физические 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:

Способы получения

В лаборатории азотную кислоту можно получить разными способами:

1. Азотная кислота  образуется при действии концентрированной серной кислоты на твердые нитраты металлов. При этом менее летучая серная кислота вытесняет более летучую азотную.

Например, концентрированная серная кислота вытесняет азотную из кристаллического нитрата калия:

KNO₃    +    H₂SO_4(конц)    →    KHSO₄    +    HNO₃

2. В промышленности азотную кислоту получают из аммиака. Процесс осуществляется постадийно.

1 стадия. Каталитическое окисление аммиака.

4NH₃    +   5O₂    →    4NO  +   6H₂O

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

2NO   +    O₂   →    2NO₂

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

4NO₂   +   2H₂O   +  O₂   →  4HNO₃

Химические свойства

Азотная кислота – это сильная кислота. За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства.

1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в водном растворе.

 HNO₃ → H⁺ + NO₃^–

2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами  и амфотерными гидроксидами. 

Например, азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):

CuO   +   2HNO₃   →   Cu(NO₃)₂   +   H₂O

Еще пример: азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:

HNO₃   +   NaOH   →   NaNO₃   +   H₂O

3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов). 

Например, азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:

2HNO₃   +   Na₂CO₃   →  2NaNO₃   +   H₂O   +   CO₂

4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:

4HNO₃  →   4NO₂   +   O₂   +   2H₂O

5. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом  никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.

металл + HNO₃ → нитрат металла + вода + газ (или соль аммония)

С алюминием, хромом и железом на холоду концентрированная HNO₃  не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т.к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления +4:

Fe    +   6HNO_3(конц.)  →   Fe(NO₃)₃   +   3NO₂  +   3H₂O

 Al   +   6HNO_3(конц.)   →  Al(NO₃)₃   +   3NO₂  +   3H₂O

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):

HNO₃      +   3HCl   +   Au   →   AuCl₃   +   NO   +   2H₂O

Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:

4HNO_3(конц.)    +    Cu   →    Cu(NO₃)₂    +    2NO₂   +   2H₂O

С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):

10HNO₃       +  4Ca   →    4Ca(NO₃)₂    +    N₂O   +   5H₂O

Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).

8HNO_{3 (разб.)}     +    3Cu   →    3Cu(NO₃)₂    +    2NO   +   4H₂O

С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловом и железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:

12HNO_3(разб)     +  10Na   →    10NaNO₃    +    N₂   +   6H₂O

При взаимодействии кальция и магния с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):

10HNO₃       +  4Ca    →   4Ca(NO₃)₂    +    2N₂O   +   5H₂O

Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:

10HNO₃         +  4Zn   →    4Zn(NO₃)₂    +    NH₄NO₃   +   3H₂O

Таблица. Взаимодействие азотной кислоты с металлами.

Азотная кислота
Концентрированная	Разбавленная
с Fe, Al, Cr	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с щелочными и щелочноземельными металлами	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe
пассивация при низкой Т	образуется NO2	образуется N2O	образуется NO	образуется N2

6. Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO₃  обычно восстанавливается до NO  или NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).

Например, азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:

6HNO₃       +   S     →   H₂SO₄   +   6NO₂    +    2H₂O

Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором. Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.

5HNO₃      +    P   →    H₃PO₄     +   5NO₂    +    H₂O

5HNO₃      +    3P     +    2H₂O   →    3H₃PO₄     +   5NO

Видеоопыт взаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

4HNO₃     +    C   →   CO₂    +    4NO₂    +    2H₂O

Видеоопыт взаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

10HNO₃   +   I₂  →   2HIO₃   +   10NO₂   +   4H₂O

7. Концентрированная азотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др. При этом азот восстанавливается до NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот (или оксидов), а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.

Например, азотная кислота окисляет оксид серы (IV):

2HNO₃     +   SO₂  →   H₂SO₄     +   2NO₂

Еще пример: азотная кислота окисляет иодоводород:

6HNO₃   +   HI   →  HIO₃   +   6NO₂   +   3H₂O

Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты. 

Например, сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:

2HNO₃     +   H₂S     →  S    +    2NO₂   +   2H₂O

При нагревании до серной кислоты:

2HNO₃     +   H₂S     →  H₂SO₄    +    2NO₂   +   2H₂O

8HNO₃     +    CuS   →   CuSO₄    +   8NO₂    +   4H₂O

Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):

4HNO₃     +    FeS   →   Fe(NO₃)₃  +   NO    +   S    +   2H₂O

8. Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция«).

Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.

Видеоопыт обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.

Азотная кислота в овр

Азотная
кислота может окислять металлы, неметаллы,
сложные вещества. При окислении неметаллов
и сложных веществ концентрированная
азотная кислота, как правило
восстанавливается до оксида азота (IV),
разбавленная – до оксида азота (II)

Схема
4. Поведение концентрированной азотной
кислоты в ОВР

Cхема
5. Поведение разбавленной азотной кислоты
в ОВР

Особенно
часто в ЕГЭ встречаются уравнения
реакций окисления сульфидов азотной
кислотой. Концентрированная азотная
кислота окисляет соединения серы до
сульфатов, разбавленная – окисляет
сульфиды до свободной серы.

Рассмотрим
примеры:

CuS
+ 8HNO₃
(конц.)
=
CuSO₄
+ 8NO₂
+ 4H₂O

3H₂S
+ 2HNO₃
(разб.)
=
3S
+ 2NO
+ 4H₂O

Серная кислота

Схема
6. Поведение концентрированной серной
кислоты в ОВР

Приведем
примеры:

H₂SO₄
+
2HBr
= Br₂
+ SO₂
+
2H₂O
(бромоводород – слабый восстановитель)

H₂SO₄
+
8HI
= 4I₂
+ H₂
S+
4H₂O
(йододород – сильный восстановитель)

Галогены
и
их кислородные соединения восстанавливаются
до галогенид-анионов:

KClO₃
+3KNO₂
= KCl
+ 3KNO₃

Ферраты
восстанавливаются до солей железа
(III):

2K₂FeO₄
+
16HCl = 3Cl₂
+ 2FeCl₃
+
4KCl + 8H₂O

Наиболее
часто встречающиеся в ЕГЭ восстановители:
сероводород, сульфиды, сульфиты, нитриты,
галогениды, аммиак, невысшие оксиды
(марганца, фосфора, серы), соли железа
(II),
марганца (II),
хрома (II)
и (III),
металлы.

Наибольшее
разнообразие продуктов дают соединения
серы:

С
хема
7. Окисление соединений серы

С
остальными восстановителями всё
достаточно однозначно:

Нитриты
окисляются до нитратов, галогениды
окисляются до свободных галогенов (в
случае очень сильных окислителей – до
галогенат-анионов ГалО₃
^–
).

Аммиак
окисляется, как правило, до азота.

Невысшие
оксиды фосфора и серы в безводной среде
– до высших оксидов, в нейтральной и
кислой среде – до высших кислот, в
щелочной среде – до солей высших кислот.

Оксид
марганца (IV)
– до манганата в щелочной среде,
перманганата – в кислой среде.

Соли
железа (II)
– до солей железа (III)
в кислой среде, до гидроксида железа
(III)
– в нейтральной и щелочной среде, очень
сильные окислители в щелочной среде
приводят к окислению до феррата.

Соли
марганца (II)
– в нейтральной среде до оксид марганца
(IV),
в щелочной среде – до манганата, в кислой
в присутствии очень сильного окислителя
– до перманганата.

Соли
хрома (II)
окисляются до солей хрома (III),
соли хрома (III)
— в щелочной среде до хроматов, в кислой
– до дихроматов.

Задание

Предположите
продукты реакций, расставьте коэффициенты.
Выбранные Вами продукты реакций
обоснуйте.

Пример выполнения домашнего задания:

Задание:
дихромат калия с водным раствором
сероводорода.

Решение:
Дихромат калия – окислитель, сероводород
– восстановитель, среда будет близка
к нейтральной, так как сероводород –
очень слабая кислота, а растворимость
сероводорода незначительная.

В
нейтральной среде дихромат восстанавливается
до гидроксида хрома (III)
(схема 3), а сероводород окисляется до
серы (схема 7)

K₂Cr₂O₇
+ 3H₂S
+ H₂O
= 3S + 2Cr(OH)₃
+ 2KOH

1)
перманганат калия с нитритом натрия в
растворе гидроксида калия;

2)
сероводород с водным раствором хромата
калия;

3)
алюминий с очень разбавленной азотной
кислотой (см. таблицу 1);

4)
фосфор с концентрированной серной
кислотой;

5)
сульфит калия с концентрированной
азотной кислотой;

6)
бромат калия с йодидом калия в сернокислом
растворе;

7)
сульфат железа (II)с
концентрированной серной кислотой;

сульфат хрома (III)
с бромом в растворе гидроксида калия;

9)
нитрат натрия с раствором гидроксида
натрия в присутствии алюминия;

10)
феррат калия с водным раствором аммиака.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Муниципальное автономное
общеобразовательное учреждение- средняя общеобразовательная школа № 1 имени
В.И. Фадеева станицы Калининской

Консультация по химии

для подготовки к единому
государственному экзамену

на тему «Азотная кислота»

                                                                        
Выполнила:

                                                                        
Учитель химии

                                                                        
Каблучкина Наталья Борисовна

                                    Ст. Калининская 

                                                   
2014г

Задачи занятия:

Обобщить
знания об азотной кислоте, полученные в курсе неорганической и органической
химии.

На
примере азотной кислоты повторить классификацию и основные свойства кислот в
свете ТЭД, закономерности протекания ОВР, реакции гидролиза и электролиза,
решение задач на растворы, по алгоритму.

Продолжить
отработку умений выполнять тестовые задания части А,В,С единого
государственного экзамена.

Оборудование:

— 
опорные схемы по теории,

— 
раздаточные таблицы по взаимодействию азотной кислоты с металлами,

— 
тестовые задания.

Ход занятия

1. Организационный момент.

Приветствие
учащихся. Сообщение темы и цели занятия.

2.Учитель обобщает материал по данной теме с
использованием опорных схем на экране компьютера:

                                                            
Азотная
кислота

                                                        НNO₃  (N⁺⁵,
N^IV)

— одноосновная

— кислородсодержащая

— сильный электролит

— сильный окислитель

Получают:   NH₃
→ NO → NO₂
→HNO₃

Физ. свойства: 
Ж, беcцветная, дымящая,

                             резкий запах,
t_кип.
= 86⁰С,

Хим. свойства:

1.                 
Нестойкая, разлагается на свету, при t

 4НNO₃
→ 4NO₂↑ + 2Н₂О + О₂↑

       
                          _{( желтеет при неправильном хранении)}

2.                 
Диссоциирует  НNO₃
→Н⁺ + NO₃^—

                           _{кислотные свойства}

 _{+ основные, амфотерные оксиды}

 _{+ основания}

 _{+ соли слабых кислот}

_{3.                  
Окисляет все металлы, кроме Аu, Pt} 

             _{с образованием
трёх продуктов:}

     Ме + НN⁺⁵O3 → _{соль +
вода + ↑ соед. N}⁺⁴,
_N⁺²,    
_N⁺¹,
_N2⁰
, _N^-3
                             

	HNO3	-не реагируют         Au,Pt
Концентрированная (пассивация Al,Cr,Fe)*	Разбавленная
активные металлы	неактивные металлы и сложные в-ва	неактивные металлы и сложные в-ва	активные металлы	активные металлы + оч. разбавленный раствор
N2O↑	NO2↑	NO↑	N2↑	NH3  ( NH4NO3)
HNO3 концентрированная + неметаллы	кислота или оксид (высшие) + NO↑(разб), NO2↑(конц) 4HNO3 (конц) + C   à СО2  +  4NO2+ 2Н2О 2HNO3 (разб) + S  à H2SO4 + NO

4.Реагирует
с органическими веществами( алканы, арены, 

    
фенол, анилин, целлюлоза, белки)

                        реакции замещения — нитрования

                           
НNO₃
→ НО — NO₂ –
нитрогруппа

   СН₄  +  HNO₃ 
→ СН₃—
NO₂ + Н₂О

  С₆Н₆  + HNO₃ 
→ С₆Н₅—
NO₂ + Н₂О

               
Качественная реакция на нитраты

          
нитрат
+ конц. Н₂SO₄  + Cu  →     …  +  NO₂↑

                    
Разложение нитратов

              (по
ряду активности металлов)

1. Металлы  левее магния	KNO3   à   КNO2      +     O2                         нитрит                      металла    +  кислород
2. От магния до меди включительно	Mg(NO3) 2à MgO  + NO2  + O2                                   оксид                                   металла*  + NO2  + O2
3. Правее меди	AgNO3 à Ag   + NO2   +  O2                                                      металл  + NO2  + O2

3.Учащиеся
задают вопросы, используя записи собственного конспекта и предложенных
опорных схем.

Например: —  Что
значит пассивация?

                  
—  Какая кислота называется оксикислотой?

                  
—  Как правильно записать качественные реакции на нитраты?

                  
—  Какие соли называются силитрами?

4.
Отработка умения записывать уравнения  ОВР химических
реакций и расставлять коэффициенты методом электронного баланса.

Два
ученика у доски работают с уравнениями:

Cu
+ 4HNO3(конц) = Cu(NO₃)₂
+ 2H2O + 2NO2

3Cu
+ 8HNO3(разб) = 3Cu(NO₃)₂
+ 4H2O + 2NO

5.     Выполнение
учащимися тестовых заданий и задания уровня С .

Учащиеся
работают дифференцированно: 2 ученика с заданиями С у доски, 3 ученика с
заданиями В вместе, остальные с заданиями А самостоятельно. Учитель выполняет
роль консультанта.

Часть
А

1.Какой
оксид реагирует с раствором НNO_3,
но не реагирует с раствором NaOH?

1)
CO                                  3) P₂O₅

2)
SO₃                                 4) MgO

2.
Азотная кислота реагирует с каждым веществом набора:

1)
KOH и Na₂СO₃

2)
HCl и NaOH

3) CuO
и KNO₃

4) Fe₂O₃
и H₂SO₄

3.В
схеме превращений                NH₃⎯→ X ⎯→ Y⎯→  НNO₃ ⎯→  Y

веществами
«X» и «Y» являются соответственно

1) NO₂
и NO

2) NO и NO₂

3)
Н₂ и Н₂О

4)
HCl и H₂O

4.Взаимодействие
азотной кислоты с аммиаком относится к реакциям

1)
соединения, необратимым

2)
обмена, обратимым

3)
замещения, обратимым

4)
обмена, необратимым

 5.В
отличие от этилена, этан реагирует с

1)
хлором

2)
водородом

3)
азотной кислотой

4)
кислородом

6.
Наибольшее количество нитрат-ионов образуется в растворе при диссоциации 1 моль

1)
нитрата натрия

2)
нитрата меди(II)

3)
нитрата алюминия

4)
нитрата кальция

7.
Одинаковую реакцию среды имеют растворы нитрата меди(II) и

1)
хлорида кальция

2)
нитрата натрия

3)
сульфата алюминия

4)
ацетата натрия

8.
Окислительные свойства азотная кислота проявляет в реакции, схема которой:

1)  НNO₃+ NH₃
→ NH₄NO₃

2)  НNO₃+
KOH →
KNO₃+
H₂O

3) НNO₃ + P
→ H₃ PO₄
+ NO₂

4)  НNO₃+ CuO
→ Cu(NO₃)₂
+ H₂O

Часть
В

В-1. Установите
соответствие между формулой соли и её способностью к гидролизу.

ФОРМУЛА СОЛИ                          СПОСОБНОСТЬ
К ГИДРОЛИЗУ

1) NН₄NO₃
                                      А) по катиону

2) Ва(NO₃)₂
                                     Б) по аниону

3) Аl(NO₃)₃                                        
В) по катиону и аниону

                                                          
Г) гидролизу не подвергается

В-2. Установите
соответствие между формулой вещества и продуктом, который образуется на аноде в
результате электролиза водного раствора этого вещества.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА	ПРОДУКТ ЭЛЕКТРОЛИЗА
А) AgNO3 Б)  HNO3 В)  NaNO3	1) оксид азота (IV) 2) азот 3) серебро 4) кислород

В-3. Определите массу воды, которую надо добавить к 20
г раствора азотной

кислоты с массовой долей 70% для получения раствора
азотной  кислоты

с массовой долей 5%. (Запишите число с точностью до
целых.)

Ответ: ___________ г.

В-4. Рассчитайте объём оксида азота (+4), полученный
при разложении 126 г азотной кислоты. %. (Запишите число с точностью до
десятых.)

Ответ: ___________ л.

Часть С

С-1. Используя метод электронного баланса,
составьте уравнение реакции

       НNO₃
 +  СuS  
→    СuSO₄ 
+  …  +   H₂O

Укажите окислитель и восстановитель.

С- 2. Сплав серебра с медью массой 0,5 кг
обработали раствором азотной кислоты. К полученному раствору добавили соляную
кислоту. Масса образовавшегося осадка равна 430 г. Определите массовую долю
серебра в сплаве.

6.     Разбор
выполненных заданий:

Ответы на
задания части А с комментариями.

Ответы на
задания части В с комментариями.

Комментарии
выполненных на доске заданий части С.

4HNO₃ (k) + Cu = Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO₂↑

8HNO₃ (p) + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 4H₂O + 2NO↑

4Zn + 10HNO_{3 (раствор горячий)} =^t˚C= 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

4Zn + 10HNO_{3 (оч. разб. горячий)} =^t˚C= 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Zn + 4HNO_{3 (конц. горячий)} =^t˚C= Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Холодная концентрированная азотная кислота не реагирует с Al, Cr, Fe – происходит пассивация, а при нагревании образуется NO₂.

Fe + 4HNO_{3 (конц.)} ^холод≠ пассивация

6HNO_3(конц.) + Fe =^t˚C= 3H₂O + 3NO₂ + Fe(NO₃)₃

Взаимодействие железа с концентрированными кислотами

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

Видео-урок: Взаимодействие серной и азотной кислоты с металлами

4. Реагирует с неметаллами

Азотная кислота превращается в NO (или в NO₂); неметаллы окисляются до соответствующих кислот:

HNO₃ (к) + Неме = Кислота в высшей степени окисления Неме + NO₂ + H₂O

HNO₃ (р) + Неме + H₂O = Кислота в высшей степени окисления Неме + NO

Видео «Взаимодействие азотной кислоты с углем»

S⁰ + 6HNO₃ → H₂S⁺⁶O₄ + 6NO₂ + 2H₂O

B⁰ + 3HNO₃ → H₃B⁺³O₃ + 3NO₂

3P⁰ + 5HNO₃ + 2H₂O → 5NO + 3H₃P⁺⁵O₄

ВИДЕО — ЭКСПЕРИМЕНТЫ

«Взаимодействие безводной азотной кислоты с белым фосфором»

«Взаимодействие безводной азотной кислоты с углем»

«Взаимодействие безводной азотной кислоты со скипидаром»

«Окислительные свойства азотной кислоты»

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ

№1. Осуществите превращения по схеме, назовите вещества. Для ОВР составить е^— -баланс, для РИО полные, ионные уравнения:

NH₄Cl ¹→ NH₃ ²→ N₂ ³→ NO ⁴→ NO₂ ⁵→ HNO₃ ⁶→ NO₂

№2. Осуществить превращения по схеме (внимательно посмотрите, куда направлены стрелки):

Соль аммония ←² Аммиак ←² Нитрид Лития ←¹ Азот ⁴→ Оксид азота (II) ←⁵ Азотная кислота

Для ОВР составить е^— -баланс, для РИО полные, ионные уравнения.

№3. Напишите уравнения реакций взаимодействия азотной кислоты со следующими веществами в молекулярном и ионном виде:

a) Al₂O₃

б) Ba(OH)₂

в) Na₂S

№4. Запишите уравнения, составьте электронный баланс, укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель:

А) Сa + HNO₃ (конц.)

Б) Сa + HNO₃ (paзбавл.)

№5. Осуществите переход по ссылке, изучите информацию на странице и посмотрите видео , нажмите «посмотреть опыт».

Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения реакций, с помощью которых можно различить азотную, серную и соляную кислоту.

Это интересно: «Фотохимический смог»