Металл азотная кислота – Взаимодействие азотной кислоты с металлами и неметаллами — ПОДГРУППА АЗОТА — НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Азотная кислота — строение и химические свойства » HimEge.ru

Азотная кислота – бесцветная гигроскопичная жидкость, c резким запахом, «дымит» на воздухе, неограниченно растворимая в воде.
tкип. = 83ºC..  При хранении на свету разлагается на оксид азота (IV), кислород и воду, приобретая желтоватый  цвет:
4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂.

Азотная кислота ядовита.

В растворе — сильная кислота; нейтрализуется щелочами, гидратом аммиака, реагирует с основными оксидами и гидроксидами, солями слабых кислот. Сильный окислитель; реагирует с металлами, неметаллами, типичными восстановителями. Концентрированная кислота пассивирует Al, Be, Bi, Со, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th, U; не реагирует с Au, Ir, Pt, Rh, Та, W, Zr. Не разрушает диоксид кремния. Смесь концентрированных HNO3 и HCl («царская водка») обладает сильным окислительным действием (превосходит чистую HNO₃), переводит в раствор золото и платину. Еще более активна смесь концентрированных HNO3 и HF.

M_r = 63, 01;        d = 1, 503⁽²⁵⁾;        t_пл = -41, 6  ^oC;          t_кип  +82,6 ^oC (разл.).

1.  Типичные свойства кислот:

1) Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O

6HNO₃ + Al₂O₃ = 2Al(NO₃)₃ + 3H₂O

2) С основаниями, амфотерными гидроксидами:

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

2HNO₃ + Zn(OH)₂ = Zn(NO₃)₂ + 2H₂O

3) Вытесняет слабые кислоты из их солей:

2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂

2HNO₃ + Na₂SiO₃ = H₂SiO₃ ↓+ 2NaNO₃

2. Специфические свойства азотной кислоты как окислителя

1) Взаимодействие азотной кислоты с металлами
В качестве окислителя выступает азот в степени окисления +5, а не водород. В результате реакций образуется продукт восстановления нитрат-иона, соль и вода. Глубина восстановления нитрат-иона зависит от концентрации кислоты и от положения металла в электрохимическом ряду напряжений металлов. Возможные продукты взаимодействия металлов с азотной кислотой приведены в таблице ниже.  Чем активнее металл и выше степень разбавления кислоты, тем глубже происходит восстановление нитрат-ионов азотной кислоты.

4 HN⁺⁵O_3(конц.) + Cu⁰

=     Cu⁺²(NO₃)₂ +    2 N⁺⁴O₂  +   2 H₂O

N⁺⁵ + 1e → N⁺⁴          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu⁰ – 2e → Cu⁺²     1 восстановитель, пр-с окисления

8 HN⁺⁵O_3(разб.) +   3 Cu⁰  =   3 Cu⁺²(NO₃)₂ +    2 N⁺²O  +  4 H₂O

N⁺⁵ + 3e → N⁺²          2 окислитель, пр-с восстановления

Cu⁰ – 2e → Cu⁺²     3 восстановитель, пр-с окисления

2) Проявляет окислительные свойства при взаимодействии с неметаллами:

S + 6HNO₃(конц) = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O;

B + 3HNO₃ = H₃BO₃ + 3NO₂;

3P + 5HNO₃ + 2H

2O = 5NO + 3H₃PO₄.

3) Азотная кислота окисляет сложные вещества:

6HI + 2HNO₃ = 3I₂ + 2NO + 4H₂O;

FeS + 12HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + 9NO₂ + 5H₂O.

4) Ксантопротеиновая реакция:
Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук – «ксантопротеиновая реакция»).
Реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка  прибавляют концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака (в щелочной среде) окраска переходит в оранжевую. Появление окрашивания свидетельствует о наличии ароматических аминокислот в составе белка.

 

5) Окислительные свойства «царской водки»:

Смесь концентрированных азотной и соляной кислот в объемном соотношении 1 : 3 обладает еще большей окислительной активностью, они могут растворять даже золото и платину:

HNO₃ + 4HCl + Au = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O;

4HNO₃ + 18HCl + Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O

4HNO₃ = 4NO₂ + 2H₂O + O₂                    (комн., на свету).

HNO₃ + H₂O = NO₃^– + H₃O⁺.

HNO₃ (разб.) +  NaOH = NaNO₃ + H₂O ,

HNO₃ (разб.) + NH₃ · H₂O = NH₄NO₃ + H₂O.

2HNO₃ (2-3%-я) + 8H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = NH₄NO₃ + 3H₂O,

2HNO₃ (5%-я) + 8H⁰(Mg, разб. H₂SO₄) = N₂O ↑ + 5H

2O,

HNO₃ (30%-я) + 3H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = NO₂↑  H₂O,

HNO₃ (60%-я) + 2H⁰(Zn, разб. H₂SO₄) = HNO₂ + H₂O.                  (кат Pd)

2HNO₃ (конц.) +Ag = AgNO₃ + NO₂ ↑ + H₂O.

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

10HNO₃ (разб.) + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ +N₂O↑  + 5H₂O      (примесь H₂)

12HNO₃ (разб.) + 5Sn —^t—5Sn(NO₃)₂ + N₂ ↑ + 6H₂O    (примесь NO)

30HNO₃ (оч. разб.) + 8Al = 8Al(NO₃)₃ + 3 NH₄NO₃ + 9H₂O     (примесь H₂)

12HNO₃ (оч. разб.) + 5Fe = 5Fe(NO₃)₂ + N₂

↑ + 6H₂O        (0-10 ^oC),

4HNO₃ (разб.) + Fe = Fe(NO₃)₃ + NO↑  + 2H₂O.

4HNO₃ (конц., гор.) + Hg = Hg(NO₃)₂ + 2NO₂ ↑     + 2H₂O,

8HNO₃(разб., хол) + 6Hg = 3Hg₂(NO₃)₂ + 2NO ↑  + 4H₂O.

6HNO₃ (конц.) + S = H₂SO₄ + 6NO₂ ↑   + 2H₂O            (кип.),

2HNO₃ (конц.) + 6HCl(конц.) = 2NO↑ + 3Cl₂↑ + 4H₂O          (100-150 ^oC).

HNO₃ (конц.) + 4HCl(конц.) + Au = H[AuCl₄] + NO↑ + 2H₂O.

4HNO₃ (конц.) + 18HCl(конц.) + 3Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO↑ + 8H₂O

4HNO₃ (конц.) + 18HF(конц.) + 3Si = 3H₂[SiF₆] + 4NO↑ + 8H₂O.

4HNO₃ (дымящ.) + P

4O₁₀ = 2N₂O₅ + 4HPO₃            (в атмосфере O₂+O₃)

himege.ru

5.Взаимодействие металлов с азотной кислотой (разб. И конц.).

Окислителем в азотной кислоте любой концентрации является нитрат-ион (N⁵⁺). На сильные окислительные свойства нитрат-иона указывают высокие положительные значения ОВПОТ систем, например:

NO₃^— + 2H⁺ +e  NO₂+ H₂O E^o = +0,76B

NO₃^— + 4H⁺ + 3e  NO + 2H₂O E^o = +0,96B

Катион водорода не может конкурировать с таким сильным окислителем, как нитрат-ион, поэтому водород не выделяется при взаимодействии металлов с азотной кислотой. Азотная кислота окисляет все металлы, кроме металлов платиновой группы, золота и титана.

N⁵⁺(NO₃^—) + ne → N⁴⁺( NO₂),N²⁺( NO),N⁺( N₂O),N^o(N₂),N^3-(NH₃).

Аммиак в растворе азотной кислоты образует нитрат аммония: NH₃ + НNO₃ = NH₄NO₃. Любой из этих продуктов может образоваться при действии на металлы азотной кислоты.

Схематично реакцию можно представить следующим образом:

Ме + НNO₃(р.,к.) → Ме(NO₃)_х + H₂O + (NO₂ NO, N₂O, N₂, NH₄ NO₃)

Исключение составляют металлы, оксиды которых обладают кислотными свойствами (Sn, Ge). С этими металлами реакция идет до образования не солей, а кислот:

Sn + 4НNO₃ (конц.) = Н₂SnO₃↓ + 4NO₂ + H₂O

3Sn + 4НNO₃(разб.)+H₂O = 3Н₂SnO₃↓ + 4NO

Металлы Продукты вос-я Продукты вос-я

НNO₃(конц.) НNO₃(разб.)

Акт.металлы N₂O N₂O, N₂, NH₄ NO₃

(до Zn вкл.)

Неакт.мет. NO₂ NO

(ниже Zn)

Следует иметь в виду, что предлагаемая схема является упрощенной и при необходимости получения более строгой информации о поведении конкретного металла в растворе азотной кислоты, рекомендуется обращаться к специальной литературе (Н.Реми, Химия металлов в 2-х томах).

Разбавленная азотная кислота является более сильным окислителем, чем концентрированная, т.к. реакция протекает в более благоприятной среде ионов Н⁺, образующихся за счет сильной диссоциации кислоты в разбавленном растворе.

Необходимо помнить, что, как очень сильный окислитель, азотная кислота окисляет многие металлы до высоких степеней окисления (аналогично концентрированной серной кислоте, т.е. FeFe³⁺, CrCr³⁺, SnSn⁴⁺ и т.д.).

Примеры реакции:

Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы аналогично серной кислоте (железо, хром, никель, алюминий, кобальт, бериллий), что позволяет транспортировать эти кислоты в железных цистернах предварительно пассивированных этими кислотами. Реакцию пассивации азотной кислотой можно записать следующим образом:

Fe + 4НNO₃(конц.) = Fe₂O₃ + 2Н₂О + NО₂ (на холоду).

Азотная кислота окисляет все металлы, за исключением золота, металлов платиновой группы и титана.

Взаимодействие металлов с «царской водкой»- (3V НСl + 1V HNO₃)

Платина, золото и другие благородные металлы могут быть окислены «царской водкой». Химическая сущность процесса следующая:

1. Реакция между азотной и соляной кислотами приводит к образованию неустойчивого хлорида нитрозила, который распадается с образованием атомарного химически активного хлора:

3HCl + HNO₃ = Cl₂ + 2H₂O + NOCl (NO +Cl)

NO₃^— + 4H⁺ + 3e  NO + 2H₂O x1

Cl^— — e  Cl^ox3

NO₃^— + 4H⁺ + 3Cl^— = NO + 2H₂O +3Cl^o

2. Атомарный хлор окисляет металл с образованием хлорида металла в высшей степени окисления:

Au + 4HCl + HNO₃ = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

NO₃^— + 4H⁺ + 3e  NO + 2H₂O x1

Au^o — 3e  Au³⁺x1

NO₃^— + 4H⁺ + Au^o = NO + 2H₂O + Au³⁺

studfiles.net

Азотная кислота. Cвойства азотной кислоты

Концентрированная азотная кислота

Азотная кислота

Азотная кислота (HNO₃) — одна из сильных одноосновных кислот с резким удушливым запахом, чувствительна к свету и при ярком освещении разлагается на один из оксидов азота (ещё называемый бурым газом — NO₂ ) и воду. Поэтому её желательно хранить в тёмных ёмкостях. В концентрированном состоянии она не растворяет алюминий и железо, поэтому можно хранить в соответствующих металлических ёмкостях.

Азотная кислота — является сильными электролитом как многие кислоты) и очень сильный окислитель. Её часто используют при реакциях с органическими веществами.

Безводная азотная кислота — бесцветная летучая жидкость (t кип=83 °С; из-за летучести безводную азотную кислоту называют «дымящей») с резким запахом.

Азотная кислота как и озон может образовываться в атмосфере при вспышках молнии. Азот, который составляет 78% состава атмосферного воздуха, реагирует с атмосферным кислородом, образуя оксид азота NO. При дальнейшем окислении на воздухе этот оксид переходит в диоксид азота (бурый газ NO2), который реагирует с атмосферной влагой (облаками и туманом), образуя азотную кислоту . Но такое малое количество совершенно безвредно для экологии земли и живых организмов.

Один объем азотной и три объема соляной кислоты образуют соединение, называемое «царской водкой». Она способна растворять металлы (платину и золото), нерастворимые в обычных кислотах. При внесении в эту смесь бумаги, соломы, хлопка, произойдёт энергичное окисление, даже воспламенение.

При кипячении она раскладывается на составляющие компоненты (химическая реакция разложения):

HNO₃ = 2NO₂ +O₂ + 2H₂O — выделяется бурый газ (NO₂), кислород и вода.

Азотная кислота
(при нагревании выделяется бурый газ)

Cвойства азотной кислоты

Cвойства азотной кислоты могут быть разнообразными даже при реакциях с одним тем же веществом. Они напрямую зависят от концентрации азотной кислоты. Рассмотрим варианты химических реакций.

— азотная кислота концентрированная:

С металлами железом (Fe), хромом (Cr), алюминием (Al), золотом (Au), платиной (Pt), иридием (Ir), натрием (Na) — не взаимодействует по причине образования на их поверхности защитной плёнки, которая не позволяет дальше окисляться металлу.

Со всеми остальными металлами при химической реакции выделяется бурый газ (NO₂). Например, при химической реакции с медью (Cu):
4HNO_{3 конц.} + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O
С неметаллами, например с фосфором:
5HNO_{3 конц.} + P = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

— разложения солей азотной кислоты

В зависимости от растворённого металла разложение соли при температуре происходит следующими образом:
Любой металл (обозначен как Me) до магния (Mg):
MeNO₃ = MeNO₂ + O₂
Любой металл от магния (Mg) до меди (Cu):
MeNO₃ = MeO + NO₂ + O₂
Любой металл после меди (Cu):
MeNO₃ = Me + NO₂ + O₂

— азотная кислота разбавленная:

При взаимодействии с щелочно-земельными металлами, а также цинком (Zn), железом (Fe), она окисляется до аммиака (NH₃) или же до аммиачной селитры (NH₄NO₃). Например при реакции с магнием (Mg):
10HNO_{3 разбавл.} + 4Zn = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O
Но может также и образовываться закись азота (N₂O), например , при реакции с магнием (Mg):
10HNO_{3 разбавл.} + 4Mg = 4Mg(NO₃)₂ + N₂O + 3H₂O
С остальными металлами реагирует с образованием оксида азота (NO), например, растворяет серебро (Ag):
2HNO_{3 разбавл.} + Ag = AgNO₃ + NO + H₂O
Аналогично реагирует с неметаллами, например с серой:
2HNO_{3 разбавл.} + S = H₂SO₄ + 2NO — окисление серы до образования серной кислоты и выделения газа оксида азота.

— химическая реакция с оксидами металлов, например, оксид кальция:

2HNO₃ + CaO = Ca(NO₃)₂ + H₂O — образуется соль (нитрат кальция) и вода

— химическая реакция с гидроксидами (или основаниями), например, с гашеной известью

2HNO₃ + Ca(OH)₂ = Ca(NO₃)₂ + H₂O — образуется соль (нитрат кальция) и вода — реакция нейтрализации

— химическая реакция с солями, например с мелом:

2HNO₃ + CaCO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂ — образуется соль (нитрат кальция) и другая кислота (в данном случае образуется угольная кислота, которая распадается на воду и углекислый газ).

www.kristallikov.net

Cайт учителя химии Ващенко Н.Ю.

 Азотная кислота

HNO3  

                                     

     Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.

Физические свойства

     Азотная кислота HNO3 в чистом виде — бесцветная жидкость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см3. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.

N2 + O2 грозовые эл.разряды→ 2NO
2NO + O2 → 2NO2

     Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО2 и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:

4НNО3 свет→ 4NО2↑(бурый газ) + 2Н2О +  О2

     Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько дней при кратком контакте. Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.

Получение

1. Лабораторный способ

KNO3 + h3SO4(конц) → KHSO4 + HNO3 (при нагревании)

2. Промышленный способ

Осуществляется в три этапа:

a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO

4Nh4 + 5O2 → 4NO + 6h3O (Условия: катализатор – Pt, t = 500˚С)

б) Окисление кислородом воздуха NO до NO2

2NO + O2 → 2NO2

в) Поглощение NO2 водой в присутствии избытка кислорода

4NO2 + О2 + 2h3O ↔ 4HNO3

Химические свойства

1. Очень сильная кислота. Диссоциирует в водном растворе практически нацело: 

HNO3 = H+ + NO3-

Реагирует:

2. с основными оксидами

CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + h3O

CuO + 2H+ + 2NO3- = Cu2+ + 2NO3- + h3O

или CuO + 2H+ = Cu2+ + h3O

3. с основаниями

HNO3 + NaOH = NaNO3 + h3O

H+ + NO3- + Na+ + OH- = Na+ + NO3- + h3O

или H+ + OH- = h3O

4. вытесняет слабые кислоты из их солей


2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + h3O + CO2

2H+ + 2NO3- + 2Na+ + СO32- = 2Na+ + 2NO3- + h3O + CO2

2H+ + СO32- = h3O + CO2

Специфические свойства азотной кислоты

Сильный окислитель

1. Разлагается на свету и при нагревании

           t°
4HNO3 = 2h3O + 4NO2 + O2

2. Окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (при попадании на кожу рук — «ксантопротеиновая реакция»)

3. При взаимодействии с металлами никогда не выделяется водород

металл + HNO3 = соль азотной кислоты + вода + газ

Царская водка: V(HNO3) : V(HCl) = 1 : 3 растворяет благородные металлы.
HNO3 + 4HCl + Au = H[AuCl4] + NO + 2h3O
4HNO3 + 18HCl + 3Pt = 3h3[PtCl6] + 4NO +8h3O

4. Взаимодействует с некоторыми неметаллами

Применение

 — в производстве минеральных удобрений;
 — в военной промышленности;
 — в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
 — в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
 — в производстве взрывчатых и отравляющих веществ

himiknoginsk.ucoz.ru

Азотная кислота химические свойства | Дистанционные уроки

19-Окт-2012 | комментария 4 | Лолита Окольнова

 — сильный окислитель.

 

Это сильная кислота. Бесцветная, концентрированная азотная кислота на воздухе дымит. Очень быстро становится коричневого (бурого) цвета из-за реакции разложения:

 

 

4HNO3 = 4NO2 + 2h3O + O2

 

Очень рекомендую почитать лекцию ПОДГРУППА АЗОТА — тогда многие химические свойства азотной кислоты будут более понятны.

 

 

Почему? Да потому что азот N проявляет в этом соединении степень окисления +5, что соответствует номеру его группы. Т.е. сам азот N может только понизит свою степень окисления — восстановиться. Значит, по химическим свойствам азотная кислота —  сильный окислитель.

 

S + HNO3 = NO2 + SO2 + h3O

 

окислитель  N(+5) +1e(-)  = N(+4)   — восстановление

 

восстановитель  S(0) -4e(-) =S(+4) — окисление

 

S +4 HNO3 = 4NO2 + SO2 + 2h3O

 

Это просто один из примеров таких реакций. Продукт реакции — оксид азота (IV) — NO2, не единственно возможный, есть еще варианты, и их образование подчиняется определенным правилам.

 

Химические свойства азотной кислоты

 

Правила взаимодействия азотной кислоты и металлов

 

1 правило — правило концентрации

 

Концентрированная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (IV) — NO2

 

Zn + 4HNO3 (конц) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O

 

Разбавленная азотная кислота восстанавливается до оксида азота (II) — NO

 

3Zn + 8HNO3 (разб) = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4h3O

 

2 правило — правило металла

 

Смотрим ряд активности металлов!

 

• С золотом (Au) и платиной (Pt)азотная кислота не реагирует ни при каких условиях.
• Азотная кислота и  металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода — применимо правило 1 — правило концентрации:
   
  Сu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O
   
  3Cu + 8HNO3 (разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4h3O

 

• Азотная кислота и  металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода: вариантов продуктов немало, есть закономерность:

 

 
Все реакции азотной кислоты — окислителя ( с металлами и неметаллами) изучаем ЗДЕСЬ!

 

Соли азотной кислоты

 

(нитраты)

 

Здесь мы рассмотрим вопрос реакций разложения нитратов

 

• • Разложение нитратов металлов, стоящих в ряду напряжений  ДО МАГНИЯ — до нитритов:
     
    2KNO3 = 2KNO2 + O2

 

• • Разложение нитратов металлов правее магния ( и после водорода) и до меди (Сu) —   на соответствующий оксид металла и оксид азота (IV) NO2:
    2Сu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2

 

• • Разложение нитратов металлов правее ртути — до металла:
    2AgNO3 =2 Ag + 2NO2 + O2

 

• Нитрат аммония разлагается до образования оксида азота(I) — N2O:
   
  Nh5NO3 = N2O + 2h3O

 

На нитрат-ионы  NO3(-)  нет качественных реакций — все соли азотной кислоты очень хорошо растворимы в воде.

 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Азотная кислота химические свойства»

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru

7.3. Взаимодействие металлов с кислотами

Почти все металлы реагируют с кислотами, образуя соли. Характер взаимодействия металла с кислотой зависит от активности металла, его свойств и концентрации кислоты.

При действии кислоты на металл роль окислителя играет или ион водорода (, разбавленная), или кислотный остаток кислородсодержащей кислоты (,– концентрированная).

Взаимодействие металлов с соляной кислотой.

С соляной кислотой взаимодействуют металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода.

.

Вывод: окислителем являются катионы водорода, которые принимают электроны от атома металла.

Взаимодействие металлов с азотной кислотой

Концентрированная и разбавленная азотная кислота окисляет металлы без выделения водорода, так как в ней окислителем является нитрат-ион ().

Восстановление азотной кислоты различной концентрации при взаимодействии с металлами разной активности можно представить в виде схемы.

Согласно схеме степень окисления азота при взаимодействии кислоты с металлами меняется от +5 до -3.

Рассмотрим несколько примеров.

1. .

Коэффициенты в уравнении реакции подбираем ионно-электронным методом.

или .

2. .

Разбавленная азотная кислота при взаимодействии с неактивными металлами восстанавливается до , образуется сольи вода.

или .

3. .

При взаимодействии активных металлов с разбавленной азотной кислотой образуется соль, вода и или.

или .

.

При взаимодействии активных металлов с очень разбавленной азотной кислотой образуется соль, вода и аммиак или нитрат аммония.

или

Вывод: окислителем в азотной кислоте является нитрат-анион. Концентрированная азотная кислота пассивирует …

Следует иметь в виду, что во многих случаях при действии азотной кислоты на металлы образуется смесь различных азотсодержащих соединений, в которых преобладает какое-либо из них.

Взаимодействие металлов с серной кислотой

1. С разбавленной серной кислотой.

В разбавленной серной кислоте окислителем являются ионы водорода , поэтому она взаимодействует с металлами, расположенными в ряду напряжений до водорода.

2. С концентрированной серной кислотой.

В концентрированной серной кислоте окислителем является ион но так как сульфат-ион не является сильным окислителем, то большинство реакций идет при нагревании. Степень окисления серы может меняться от +6 до — 2. Чем активнее металл, тем больше степень восстановления серы.

Взаимодействие металлов с серной кислотой можно представить в виде схемы.

Характер взаимодействия зависит от активности металла, условий проведения реакции.

Например: при нагревании серной концентрированной кислоты с цинком сначала выделяется сернистый газ, а затем элементарная сера и сероводород.

В одном из уравнений расставим коэффициенты ионно-электронным методом.

Вывод: Окислителем в концентрированной серной кислоте является ион . Концентрированная серная кислота окисляет многие металлы, в том числе и такие, которые в ряду напряжений расположены правее водорода, при этом обычно выделяется сернистый газ.

Концентрированная серная кислота не действует на и пассивирует .

studfiles.net

Окислительные свойства азотной кислоты | Дистанционные уроки

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 

Еще на эту тему:

Обсуждение: «Окислительные свойства азотной кислоты»

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru