Азотная кислота распадается на. §27. Азотная кислота

Окислительные свойства азотной кислоты стр. 3

Нитраты стр. 6

Промышленное получение азотной кислоты стр. 7

Круговорот азоты в природе стр. 8

6. Библиография стр. 10

1. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO-бесцветная жидкость плотностью 1,51 г/см при - 42 °С застывающая в прозрачную кристаллическую массу. На воздухе она, подобно концентрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары ее образуют с "влагой воздуха мелкие капельки тумана,

Азотная кислота не отличается прочностью, Уже под влиянием света она постепенно разлагается:

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску.

Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кислот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н и- NO.

2. Окислительные свойства азотной кислоты. Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота-один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор - в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO, ярко разгорается.

Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы-в оксиды.

Концентрированная HNO пассивирует некоторые металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концентрированной HNO. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.

Степень окисленности азота в азотной кислоте равна 4-5. Выступая в качестве окислителя, НNО может восстанавливаться до различных продуктов:

Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации HNO, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется

. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO . В случае более активных металлов - железа, цинка, - образуется

. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами---цинком, магнием, алюминием -- с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуются несколько продуктов.

Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некоторых металлов азотной кислотой;

При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае металлов, восстанавливается до

, например

Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например:

Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов»-золото. Действие ее объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азот а(III), или хлорида нитрозила,

:

Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:

Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловливает высокую окислительную способность царской водки. Реакции окисления золота и платины протекают в основном согласно следующим уравнениям.

С избытком соляной кислоты хлорид золота(III) и хлорид платины (IV) образуют комплексные соединения

На многие органические вещества азотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органического соединения замещаются нитрогруппами . Этот процесс называется нитрованием и имеет большое значение в органической химии.

Азотная кислота - одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в производстве, азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, служит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки.

3. Нитраты. Соли азотной кислоты называются нитратами. Все они хорошо растворяются в воде, а при нагревании разлагаются с выделением кислорода. При этом нитраты наиболее активных металлов переходят в нитриты:

Нитраты большинства остальных металлов при нагревании распадаются на оксид металла, кислород и диоксид азота. Например:

Наконец, нитраты наименее активных металлов (например, серебра, золота) разлагаются при нагревании до свободного металла:

Легко отщепляя кислород, нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водные растворы, напротив, почти не проявляют окислительных свойств.

Наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые на практике называются селитрами.

Нитрат натрия

или натриевая селитра, иногда называемая также чилийской селитрой, встречается в большом количестве в природе только в Чили.

Нитрат калия

, или калийная селитра, в небольших количествах также встречается в природе, но главным образом получается искусственно при взаимодействии нитрата натрия с хлоридом калия.

Обе эти соли используются в качестве удобрений, причем нитрат калия содержит два необходимых растениям элемента: азот и калий. Нитраты натрия и калия применяются также при стекловарении и в пищевой промышленности для консервирования продуктов.

Нитрат кальция

или кальциевая селитра, получается в больших количествах нейтрализацией азотной кислоты известью; применяется как удобрение.

4. Промышленное получение азотной кислоты. Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. При« описании свойств аммиака было указано, что он горит в кислороде, причём продуктами реакции являются вода и свободный азот. Но в присутствии катализаторов - окисление аммиака кислородом может протекать иначе. Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и определенном составе смеси происходит почти полное превращение

Образовавшийся

легко переходит в, который с водой в присутствии кислорода воздуха дает азотную кислоту.

В качестве катализаторов при окислении аммиака используют сплавы на основе платины.

Получаемая окислением аммиака азотная кислота имеет концентрацию, не превышающую 60%. При необходимости ее концентрируют,

Промышленностью выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47 и 45%, а концентрированная-98 и 97%, Концентрированную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах, разбавленную - в цистернах из кислотоупорной стали.

5. Круговорот азота в природе. При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве нитрифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция

, образует нитраты:

Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. "Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий - «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества.Синтез и анализ ХТС в производстве азотной кислоты Безводная азотная кислота (моногидрат...

Получение азотной кислоты

Курсовая работа >> Химия

С образованием азотной кислоты . Азотистая кислота является малоустойчивым соединением и распадается на азотную кислоту , оксид азота... азотная кислота . Нитрозные газы отделяют от сконденсировавшейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту ...

Азотная кислота стр. 3 Окислительные свойства азотной кислоты стр. 3 Нитраты стр. 6 Промышленное получение азотной кислоты стр. 7 Круговорот азоты в природе стр. 8 6. Библиография стр. 10 1. Азотная кислота. Чистая азотная кислота HNO-бесцвет-ная жидкость плотностью 1,51 г/см при - 42 °С застывающая в прозрачную кристаллическую массу. На воздухе она, подобно кон-центрированной соляной кислоте, «дымит», так как пары ее обра-зуют с "влагой воздуха мелкие капельки тумана, Азотная кислота не отличается прочностью, Уже под влиянием света она постепенно разлагается:

Чем выше температура и чем концентрированнее кислота, тем быстрее идет разложение. Выделяющийся диоксид азота растворяется в кислоте и придает ей бурую окраску. Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных кис-лот; в разбавленных растворах она полностью распадается на ионы Н и- NO. 2. Окислительные свойства азотной кислоты. Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность. Азотная кислота-один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор - в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO, ярко разгорается. Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые металлы-в оксиды. Концентрированная HNO пассивирует некоторые металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концентрированной HNO. Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние. Степень окисленности азота в азотной кислоте равна 4-5. Выступая в качестве окислителя, НNО может восстанавливаться до различных продуктов:

Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации HNO, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется

. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO . В случае более активных ме-таллов - железа, цинка, - образуется

. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами---цинком, магнием, алюминием -- с образованием иона аммония, даю-щего с кислотой нитрат аммония. Обычно одновременно образуют-ся несколько продуктов. Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некото-рых металлов азотной кислотой;

При действии азотной кислоты на металлы водород, как пра-вило, не выделяется. При окислении неметаллов концентрированная азотная кисло-та, как и в случае металлов, восстанавливается до

, например

Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например:

Приведенные схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты с металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные реакции, идущие с участием

, протекают сложно. Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3-4 объемов концен-трированной соляной кислоты, называется царской водкой. Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и «царя металлов»-золото. Дей-ствие ее объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азот а(III), или хлорида нитрозила,

:

Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается:

Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловли-вает высокую окислительную способность царской водки. Реакции окисления золота и платины протекают в основном согласно сле-дующим уравнениям.

С избытком соляной кислоты хлорид золота(III) и хлорид пла-тины (IV) образуют комплексные соединения На многие органические вещества азотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органического соединения замещаются нитрогруппами . Этот про-цесс называется нитрованием и имеет большое значение в органической химии. Азотная кислота - одно из важнейших соединений азота: в больших количествах она расходуется в производстве, азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, слу-жит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки. 3. Нитраты. Соли азотной кислоты называются нитратами. Все они хо-рошо растворяются в воде, а при нагревании разлагаются с выде-лением кислорода. При этом нитраты наиболее активных металлов переходят в нитриты:

Наконец, нитраты наименее активных металлов (например, се-ребра, золота) разлагаются при нагревании до свободного ме-талла:

Легко отщепляя кислород, нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водные растворы, напро-тив, почти не проявляют окислительных свойств. Наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, ам-мония и кальция, которые на практике называются селитрами. Нитрат натрия

или натриевая селитра, иногда назы-ваемая также чилийской селитрой, встречается в большом количе-стве в природе только в Чили. Нитрат калия

, или калийная селитра, в небольших ко-личествах также встречается в природе, но главным образом полу-чается искусственно при взаимодействии нитрата натрия с хлори-дом калия. Обе эти соли используются в качестве удобрений, причем нит-рат калия содержит два необходимых растениям элемента: азот и калий. Нитраты натрия и калия применяются также при стекло-варении и в пищевой промышленности для консервирования про-дуктов. Нитрат кальция

или кальциевая селитра, получается в больших количествах нейтрализацией азотной кислоты известью; применяется как удобрение. 4. Промышленное получение азотной кислоты. Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. При« описании свойств аммиака было указано, что он горит в кислороде, причём продуктами реакции являются вода и свободный азот. Но в присутствии катализаторов - окисление аммиака кислородом может протекать иначе. Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и определен-ном составе смеси происходит почти полное превращение

Образовавшийся

легко переходит в, который с водой в присутствии кислорода воздуха дает азотную кислоту. В качестве катализаторов при окислении аммиака используют сплавы на основе платины. Получаемая окислением аммиака азотная кислота имеет концентрацию, не превышающую 60%. При необходимости ее концен-трируют, Промышленностью выпускается разбавленная азотная кислота концентрацией 55, 47 и 45%, а концентрированная-98 и 97%, Концентрированную кислоту перевозят в алюминиевых цистернах, разбавленную - в цистернах из кислотоупорной стали. 5. Круговорот азота в природе. При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превра-щается в аммиак, который под влиянием живущих в почве ни-трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кис-лоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция

, образует нитраты:

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при недо-статочном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) пере-ходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде. Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещаю-щие потери азота. К таким процессам относятся прежде всего про-исходящие в атмосфере электрические разряды, при которых все-гда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. "Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, спо-собных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий - «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая ат-мосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества. Таким образом, в природе совершается непрерывный кругово-рот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наибо-лее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений. Изучение вопросов питания растений и повышения урожайности последних путем применения удобрений является предметом специальной отрасли химия, получившей название агрохимии.

1. Объясните, почему азотную кислоту относят к кислотам-окислителям. Какие еще кислоты-окислители вам известны? Можно ли отнести к подобным кислотам соляную кислоту? Обсудите этот вопрос с соседом по парте.
В азотной кислоте степень окисления азота +5 (наивысшая положительная степень окисления), поэтому он легко принимает электроны и является окислителем. Подобные кислоты-окислители: H₂SO₄, HClO₄, H₂C₂rO₇. У соляной кислоты степень окисления хлора -1 (наименьшая отрицательная), он не может больше принимать электроны и быть окислителем.

2. При взаимодействии разбавленной азотной кислот с некоторыми металлами (Mg, Zn) может выделиться оксид азота (I) или азот. Напишите соответствующие уравнения окислительно-восстановительных реакций.

3. Напишите молекулярные, полные ионные и сокращенные ионные уравнения реакций, с помощью которых можно различить соляную, серную и азотную кислоты.

4. Приведите уравнения реакций: а) характерных только для азотной кислоты; б) общих для азотной и других кислот.

5. Напишите уравнения реакций, протекающих между серебром и разбавленной, а также концентрированной азотной кислотой. Покажите переход электронов и подчеркните окислитель одной чертой, а восстановитель двумя.

6. Используя рисунок 26, подготовьте компьютерную презентацию на тему «Применение азотной кислоты».

7*. Какой объем аммиака (н.у.) потребуется для получения 50 т раствора с массовой долей азотной кислоты 0,5?

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции.
1) HNO₃→NO₂+O₂+H₂O
2) NH₄NO₃ +KOH →NH₃+KNO₃+H₂O
3) Cu(NO₃)₂+KOH →Cu(OH)₂↓+KNO₃
4) Zn(NO₃)₂(тв.)+H₂SO₄(конц.) →HNO₃+ZnSO₄

2. Азотная кислота не взаимодействует
1) с оксидом углерода (IV)

Окислительные свойства азотной кислоты. Характерным свойством азотной кислоты является ее ярко выраженная окислительная способность.

Азотная кислота один из энергичнейших окислителей. Многие неметаллы легко окисляются ею, превращаясь в соответствующие кислоты. Так, сера при кипячении с азотной кислотой постепенно окисляется в серную кислоту, фосфор в фосфорную. Тлеющий уголек, погруженный в концентрированную HNO , ярко разгорается. Азотная кислота действует почти на все металлы за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия, превращая их в нитраты, а некоторые металлы в оксиды.

Концентрированная HNO пассивирует некоторые металлы. Еще Ломоносов открыл, что железо, легко растворяющееся в разбавленной азотной кислоте, не растворяется в холодной концентрированной HNO . Позже было установлено, что аналогичное действие азотная кислота оказывает на хром и алюминий. Эти металлы переходят под действием концентрированной азотной кислоты в пассивное состояние.

Степень окисленности азота в азотной кислоте равна 4-5. Выступая в качестве окислителя, НNО может восстанавливаться до различных продуктов Какое из этих веществ образуется, т. е. насколько глубоко восстанавливается азотная кислота в том или ином случае, зависит от природы восстановителя и от условий реакции, прежде всего от концентрации кислоты. Чем выше концентрации HNO , тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной кислотой чаще всего выделяется. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью, выделяется NO. В случае более активных металлов железа, цинка, образуется. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами цинком, магнием, алюминием - с образованием иона аммония, дающего с кислотой нитрат аммония.

Обычно одновременно образуются несколько продуктов. Для иллюстрации приведем схемы реакций окисления некоторых металлов азотной кислотой При действии азотной кислоты на металлы водород, как правило, не выделяется.

При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае металлов, восстанавливается до, например Более разбавленная кислота обычно восстанавливается до NO, например Приведенные схемы иллюстрируют наиболее типичные случаи взаимодействия азотной кислоты с металлами и неметаллами. Вообще же, окислительно-восстановительные реакции, идущие с участием, протекают сложно. Смесь, состоящая из 1 объема азотной и 3 4 объемов концентрированной соляной кислоты, называется царской водкой.

Царская водка растворяет некоторые металлы, не взаимодействующие с азотной кислотой, в том числе и царя металлов золото. Действие ее объясняется тем, что азотная кислота окисляет соляную с выделением свободного хлора и образованием хлороксида азотаIII, или хлорида нитрозила, Хлорид нитрозила является промежуточным продуктом реакции и разлагается Хлор в момент выделения состоит из атомов, что и обусловливает высокую окислительную способность царской водки.

Реакции окисления золота и платины протекают в основном согласно следующим уравнениям. С избытком соляной кислоты хлорид золотаIII и хлорид платины IV образуют комплексные соединения На многие органические вещества азотная кислота действует так, что один или несколько атомов водорода в молекуле органического соединения замещаются нитрогруппами. Этот процесс называется нитрованием и имеет большое значение в органической химии. Азотная кислота одно из важнейших соединений азота в больших количествах она расходуется в производстве, азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, служит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки. 3. Нитраты. Соли азотной кислоты называются нитратами. Все они хорошо растворяются в воде, а при нагревании разлагаются с выделением кислорода.

При этом нитраты наиболее активных металлов переходят в нитриты Нитраты большинства остальных металлов при нагревании распадаются на оксид металла, кислород и диоксид азота.

Например Наконец, нитраты наименее активных металлов например, серебра, золота разлагаются при нагревании до свободного металла Легко отщепляя кислород, нитраты при высокой температуре являются энергичными окислителями. Их водные растворы, напротив, почти не проявляют окислительных свойств. Наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые на практике называются селитрами.

Нитрат натрия или натриевая селитра, иногда называемая также чилийской селитрой, встречается в большом количестве в природе только в Чили. Нитрат калия, или калийная селитра, в небольших количествах также встречается в природе, но главным образом получается искусственно при взаимодействии нитрата натрия с хлоридом калия. Обе эти соли используются в качестве удобрений, причем нитрат калия содержит два необходимых растениям элемента азот и калий.

Нитраты натрия и калия применяются также при стекловарении и в пищевой промышленности для консервирования продуктов. Нитрат кальция или кальциевая селитра, получается в больших количествах нейтрализацией азотной кислоты известью применяется как удобрение. 4.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу: