Азотистая и азотная кислоты и их соли

Азотистая и азотная кислоты и их соли
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 16:01 - Обновлено 30.06.2008 15:35
Азотистая и азотная кислоты и их соли
Азотистая кислота существует либо в растворе, либо в газовой фазе. Она неустойчива и
при нагревании распадается в парах:
2HNO2 NO+NO2+Н2О
Водные растворы этой кислоты при нагревании разлагаются:
3HNO2HNO3+H2O+2NO
Эта реакция обратимая, поэтому, хотя растворение NO2 и сопровождается
образованием двух кислот: 2NO2 + Н2O=HNO2+HNO3
практически взаимодействием NO2 с водой получают HNO3:
3NO2+H2O=2HNO3+NO
По кислотным свойствам азотистая кислота лишь немного сильнее уксусной. Соли ее
называются нитритами и в отличие от самой кислоты являются устойчивыми. Из
растворов ее солей можно добавлением серной кислоты получить раствор HNO2:
Ba(NO2)2+H2SO4=2HNO2+BaSO4
На основе данных о ее соединениях предполагают два типа структуры азотистой
кислоты:
которым соответствуют нитриты и нитросоединения. Нитриты активных металлов имеют
структуру I типа, а малоактивных металлов — II типа. Почти все соли этой кислоты
хорошо растворимы, но нитрит серебра труднее всех. Все соли азотистой кислоты
ядовиты. Для химической технологии важны KNO2 и NaNO2, которые необходимы для
производства органических красителей. Обе соли получают из оксидов азота:
NO+NO2+NaOH=2NaNO2+Н2О или при нагревании их нитратов:
KNO3+Pb=KNO2+PbO
Pb необходим для связывания выделяющегося кислорода.
Из химических свойств HNO2 сильнее выражены окислительные, при этом сама она
восстанавливается до NO:
Однако можно привести много примеров таких реакций, где азотистая кислота
проявляет восстановительные свойства:
1/3
Азотистая и азотная кислоты и их соли
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 16:01 - Обновлено 30.06.2008 15:35
Определить присутствие азотистой кислоты и ее солей в растворе можно, если
прибавить раствор иодида калия и крахмала. Нитрит-ион окисляет анион иода. Эта
реакция требует присутствия Н+, т.е. протекает в кислой среде. Азотная кислота
В лабораторных условиях азотную кислоту можно получить действием
концентрированной серной кислоты на нитраты:
NaNO3+H2SO4(к)=NaHSO4+HNO3 Реакция протекает при слабом нагревании.
Получение азотной кислоты в промышленных масштабах осуществляется
каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха:
1. Вначале смесь аммиака с воздухом пропускают над платиновым катализатором при
800°С. Аммиак окисляется до оксида азота (II):
4NH3 + 5O2=4NO+6Н2О
2 . При охлаждении происходит дальнейшее окисление NO до NO2: 2NO+O2=2NO2
3. Образующийся оксид азота (IV) растворяется в воде в присутствии избытка О2 с
образованием HNO3: 4NO2+2Н2O+O2=4HNO3
Исходные продукты — аммиак и воздух — тщательно очищают от вредных примесей,
отравляющих катализатор (сероводород, пыль, масла и т.п.).
Образующаяся кислота является разбавленной (40-60% -ной). Концентрированную
азотную кислоту (96-98% -ную) получают перегонкой разбавленной кислоты в смеси с
концентрированной серной кислотой. При этом испаряется только азотная кислота.
Физические свойства
Азотная кислота — бесцветная жидкость, с едким запахом. Очень гигроскопична,
«дымит» на воздухе, т.к. ее пары с влагой воздуха образуют капли тумана. Смешивается
с водой в любых соотношениях. При -41,6°С переходит в кристаллическое состояние.
Кипит при 82,6°С.
В HNO3 валентность азота равна 4, степень окисления +5. Структурную формулу
азотной кислоты изображают так:
Оба атома кислорода, связанные только с азотом, равноценны: они находятся на
одинаковом расстоянии от атома азота и несут каждый по половинному заряду
электрона, т.е. четвертая часть азота разделена поровну между двумя атомами
кислорода.
Электронную структуру азотной кислоты можно вывести так:
1. Атом водорода связывается с атомом кислорода ковалентной связью:
2/3
Азотистая и азотная кислоты и их соли
Автор: SergeiMegan
02.06.2008 16:01 - Обновлено 30.06.2008 15:35
атомом
2.
За счет
азота:
неспаренного электрона атом кислорода образует ковалентную связь с
3. Два неспаренных
атомом
кислорода: электрона атома азота образуют ковалентную связь со вторым
4. Третий атом
спаривания
орбиталью
кислоты:
третьего
электронов.
кислорода,
атома
Взаимодействие
возбуждаясь,
кис-лорода приводит
образует
неподеленной
к образованию
свободную
пары азота
2р-орбиталь
молекулы
со свободной
азотной
путем
Химические
свойства
1.
сильным
кислотам.
азотная
В действием
водных
кислота
растворах
проявляет
диссоциирует:
кислот.
Она
относится
к отс
HNO3Н++NO-3
Под
теплоты
иее
на
свету
частично
разлагается:
4HNO3=4NO2+2Н2O+O2
Поэтому
хранят
ввсе
прохладном
и азотной
темном
месте.
2. Разбавленная
Важнейшим
Водород
ее
восстановления
Для
концентрации
азотной
при
химическим
этом
кислоты
находится
иникогда
природы
характерны
свойством
не
в восстановителя.
интервале
выделяется.
является
исключительно
от
+4
Восстановление
взаимодействие
Степень
до
-3:
окислительные
окисления
почти
азота
со
свойства.
кислоты
всеми
вконцентрации
продуктах
зависит
металлами.
HN+5O3
N+4O2HN+3O2
N+2ON+12ON02N-3H4NO3
Продукты
металлами
восстановления
разной
активности
при
приведены
взаимодействии
ниже
азотной
всвойства
схеме.
кислоты
разной
Концентрированная
алюминием,
образуется
пленка
хромом,оксидов,
азотная
железом.
которая
кислота
Она переводит
непроницаема
при обычной
их в температуре
пассивное
для концентрированной
состояние.
не взаимодействует
На поверхности
кислоты.с
Примеры:
3. Она
«царской
концентрированной
Азотная
водке»
кислота
—
не
смеси
азотной
реагирует
3NH4NO3,
объемов
кислоты:
своде.
Pt,
концентрированной
Rh,
Ir,
Та,
Au.
Платина
соляной
и
золото
кислоты
растворяются
иметаллы,
1(смесь
объема
в75%
Au+НNO3+3НСl=
AuСl3+NO+2Н2О
НСl+AuСl3=H[AuCl4]
3Pt+4HNO3+12НСl=3PtCl4+4NO+8H2O
2HCl+PtCl4=H2[PtCl6]
Действие
свободного
«царской
хлора:
водки»
заключается
в
том,
что
азотная
кислота
окисляет
соляную
до
HNO3+HCl=Сl2+2Н2О+NOCl
металлами.
2NOCl=2NO+Сl2
Выделяющийся
хлор
соединяется
4.
зависимости
Неметаллы
от
концентрации
азотной
восстанавливается
кислотой
до
соответствующих
NOиистандартных
или
NO2:
кислот,
а она
вс
I2+10HNO3(конц)=2HIO3+10NO2+4Н2О
S+бНNO3(конц)=H2SO4+6NO2+2Н2ОР+5НNO3(конц)=Н3РO4+5NO2+Н2О
3Р+5HNO3(pазб)+2Н2О=
3Н3РО4+5NO
5.
также
взаимодействует
свкалия,
органическими
соединениями.
вещества,
оксиды
селитрами.
удобрения.
KNO3,
изготавливают
15%
иотгидрокси-ды.
хорошо
Селитры
С
Кроме
иокисляются
взрывчатое
10%
растворимые
того,
S).
используются
называются
Нитраты
Из
KNO3
вещество
применяют
главным
нитратами,
порошка
аммонал.
натрия,
Их
для
получают
образом
алюминия
приготовления
представляют
аммония
при
как
действии
минеральные
тринитротолуола
кальция
черного
собой
HNO3
называются
кристаллические
пороха
азотные
на
их
потенциалов:
Соли
зависят
азотной
положения
кислоты
солеобразующего
при
нагревании
разлагаются,
металла
вдо
ряду
причем
продукты
электродных
разложения
Разложение
при
нагревании
(термолиз)
—
важное
свойство
солей
азотной
кислоты.
2KNO3=2KNO2+O2
2Cu(NO3)2=2CuO+NO2+O2
Соли
до
кислород.
Cuметаллов,
—применяется
оксид
металла,
расположенных
NO2
и кислород,
втехнике
ряду волокон
левее
Mg,
образуют
—
свободный
нитриты
металл,
и Большие
кислород,
NO2
и от Mg
Применение
Азотная
кислота
количества
красителей,
кислота
расходуются
пластмасс,
— важнейший
в ракетной
искусственных
на приготовление
продукт
химической
впосле
качестве
азотных
иСи
др.
удобрений,
промышленности.
окислителя
материалов.
взрывчатых
ракетного
Дымящая
топлива.
азотная
веществ,
3/3