Азотная кислота и ее соли

Физические свойства азотной кислоты

В зависимости от степени разбавления водой, т. е. от концентрации, физические свойства азотной кислоты будут различны.

Безводная свежеполученная азотная кислота – бесцветная, похожая на воду жидкость с едким запахом, смешивающаяся с водой в любых соотношениях. При хранении под воздействием света или температуры азотная кислота частично разлагается с выделением оксида азота (IV) – бурого газа:

4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

Из-за выделяющегося кислорода тлеющая лучинка над нагретой азотной кислотой вспыхивает. Бурый газ растворяется в кислоте и окрашивает ее в желтый цвет. Вещества, содержащие белок, при попадании на них концентрированной азотной кислоты окрашиваются в желтый цвет. Поэтому на коже рук азотная кислота оставляет желтые пятна. Чтобы этого избежать, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.

Взаимодействие азотной кислоты с металлами

Азотная кислота относится к сильным неорганическим кислотам. Поэтому для нее характерны все общие свойства кислот: изменение окраски индикаторов, взаимодействие с основными и амфотерными оксидами, основаниями и солями. Но азотная кислота – еще очень сильный окислитель, поэтому по-особому реагирует с металлами.

Характер взаимодействия азотной кислоты с металлами достаточно сложен. Эти окислительно-восстановительные реакции не относятся к типу замещения, и состав продуктов таких реакций очень разнообразен. Причем, азотная кислота, даже разбавленная, способна взаимодействовать с металлами, стоящими в ряду активности правее водорода.

Только золото, платина, осмий, иридий и тантал не взаимодействуют с азотной кислотой ни при каких условиях.

Некоторые активные металлы, например алюминий, не реагируют с азотной кислотой из-за плотной оксидной пленки, образующейся на поверхности металла. Для того чтобы показать активность алюминия, опустим алюминиевую проволоку в раствор соляной кислоты. Алюминий энергично взаимодействует с соляной кислотой с выделением водорода.

2Al + 6HCl = 3H₂↑ + 2AlCl₃

Затем эту же проволоку опускаем в концентрированную азотную кислоту. Тотчас же на поверхности алюминия образуется тончайшая оксидная пленка, которая препятствует взаимодействию металла с кислотой.

В большинстве реакций концентрированной азотной кислоты с металлами продуктом восстановления азотной кислоты будет оксид азота (IV). Например, при взаимодействии железа с концентрированной азотной кислотой при нагревании образуются нитрат железа (III), оксид азота (IV) и вода:

Fe + 6HNO₃ (конц.) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O

Коэффициенты в подобных реакциях расставляют с помощью метода электронного баланса.

Проведем эксперимент. Пронаблюдаем, как реагирует разбавленная и концентрированная азотная кислота с металлами. Приготовим две пробирки с раствором азотной кислоты. Положим в первую цинк, во вторую – медь.

Цинк реагирует с сильно разбавленной азотной кислотой с выделением аммиака.

4Zn + 9HNO₃ = NH₃ ↑ + 4Zn(NO₃)₂ + 3H₂O

Влажная лакмусовая бумажка синеет у горлышка пробирки, указывая на присутствие аммиака. Медь реагирует с раствором азотной кислоты с выделением монооксида азота.

3Cu + 8HNO₃ = NO ↑ + 3Cu(NO₃)₂+ 4H₂O

Концентрированная азотная кислота – еще более сильный  окислитель. В пробирки с концентрированной азотной кислотой поместим цинк и медь. Цинк и медь бурно реагируют с концентрированной азотной кислотой с образованием растворимых солей и выделением бурого газа – диоксида азота (рис. 1).

Zn + 4HNO₃ = 2NO₂↑ + 2H₂O + Zn(NO₃)₂

Cu + 4HNO₃ = 2NO₂↑ + 2H₂O + Cu(NO₃)₂

Рис. 1. Взаимодействие меди (слева) и цинка (справа) с концентрированной азотной кислотой

При взаимодействии с большинством металлов концентрированная азотная кислота восстанавливается до диоксида азота.

Нитраты

Соли азотной кислоты называются нитратами. Кроме того, соли азотной кислоты со щелочными металлами, кальцием и ионом аммония называются селитрами. Например, NH₄NO₃ – аммиачная селитра.

Все нитраты хорошо растворимы в воде и термически неустойчивы. Все они разлагаются при нагревании с выделением кислорода. Причем, в зависимости от катиона, продукты разложения могут различаться.

При термическом разложении нитрата калия преимущественно образуются нитрит калия и кислород:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂↑

При термолизе нитрата меди (II) образуются оксид меди (II), диоксид азота и кислород:

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂↑

Применение азотной кислоты

Азотная кислота – многотоннажный продукт химической промышленности. Она находит широкое применение для получения красителей, взрывчатых веществ, азотных удобрений и лекарств.

В лабораторной практике азотная кислота и особенно ее смесь с соляной (так называемая царская водка) используются для перевода в растворимое состояние металлов, не растворимых в других кислотах.

 

Список литературы

1. Оржековский П.А. Сборник задач и упражнений по химии: 9-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 9 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2007.
2. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб. для общеобраз. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. – М.: АСТ: Астрель, 2007. (§ 37)
3. Оржековский П.А. Химия: 9-й класс: учеб для общеобр. учрежд. / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013. (§ 24)
4. Рудзитис Г.Е. Химия: неорган. химия. Орган. химия: учеб. для 9 кл. / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009.
5. Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008.
6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов (видеоопыты по теме) (Источник).
2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» (Источник).

 

Домашнее задание

1. с. 160 №№ 5, 7 из учебника П.А. Оржековского «Химия: 9-й класс» / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013.