Азотная кислота
HNO3

Презентация

Ученицы 9 класса «б»

Гончаренко Инны

Физические и физико-химические свойства

Молекула имеет плоскую структуру (длины связей в нм):

- азот в азотной кислоте четырёхвалентен, степень окисления +5.

- азотная кислота - бесцветная, дымящая на воздухе жидкость,

- концентрированная азотная кислота обычно окрашена в желтый цвет,

(высококонцентрированная HNO3 имеет обычно бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения:

4HNO3 == 4NO2  + 2H2O + O2 )

- температура плавления -41,59°С,

- кипения +82,6°С с частичным разложением.

- растворимость азотной кислоты в воде неограничена. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. С водой образует азеотропную смесь.

Химические свойства

При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции.

4HNO3 == 4NO2  + 2H2O + O2 )

HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:

а) с основными и амфотерными оксидами:

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

ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O

б) с основаниями:

KOH + HNO3 = KNO3 + H2O

в) вытесняет слабые кислоты из их солей:

CaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2 

При кипении или под действием света азотная кислота частично разлагается:

4HNO3 = 4NO2  + O2  + 2H2O

Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +4 до -3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты.

Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует:

- а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:

Концентрированная HNO3

- Cu + 4HNO3(60%) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Разбавленная HNO3

- 3Cu + 8HNO3(30%) = 3Cu(NO3)2 + 2NO  + 4H2O

- б) с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода:

- Zn + 4HNO3(60%) = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

- 3Zn + 8HNO3(30%) = 3Zn(NO3)2 + 2NO + 4H2O

- 4Zn + 10HNO3(20%) = 4Zn(NO3) 2 + N2O + 5H2O

- 5Zn + 12HNO3 = 5Zn(NO3) 2 + N2 + 6H2O д

- 4Zn + 10HNO3(3%) = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

Все приведенные выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции. Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, например, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO2, N2O, N2 и NH4NO3.

Нитраты

HNO3 — сильная кислота. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде.

Соли азотной кислоты - нитраты - при нагревании необратимо разлагаются, продукты разложения определяются катионом:

- а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния:

- 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

- б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью:

- 4Al(NO3)3 = 2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

- в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:

- 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2

- г) нитрат аммония:

- NH4NO3 = N2O + 2H2O

Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твердом состоянии нитраты - сильные окислители, например:

Fe + 3KNO3 + 2KOH = K2FeO4 + 3KNO2 + H2O - при сплавлении твердых веществ.

Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.

С азотной кислотой не реагируют стекло, фторопласт-4.

Производство азотной кислоты

Промышленное производство.

Современный способ её производства основан на каталитическом окислении синтетического аммиака на платино-родиевых катализаторах до смеси оксидов азота, с дальнейшим поглощением их водой

Промышленный способ получения HNO3 состоит из следующих основных стадий:

1. окисления аммиaка в NO в присутствии платино-родиевого

катализатора:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O

- 2. окисления NO в NO2 на холоду под давлением (10 ат, 1 МПа):

2NO + O2 = 2NO2

- 3. поглощения NO2 водой в присутствии кислорода:

4NO2 + 2H2O + O2= 4HNO3

Массовая доля HNO3 в получаемом растворе составляет около 0,6.

Изредка применяемый дуговой способ получения азотной кислоты отличается только первой стадией, которая состоит в пропускании воздуха через пламя электрической дуги:

N2 + O2 = 2NO

Схема производства азотной кислоты под единым давлением (0,65-0,70 МПа)

Лабораторный способ получения HNO3

Действие концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании:

NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3

при этом получается дымящая азотная кислота.

Впервые азотную кислоту получили алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса:

4KNO3 + 2(FeSO4 · 7H2O) (t°) → Fe2O3 + 2K2SO4 + 2HNO3↑ + NO2↑ + 13H2O

Чистую азотную кислоту получил впервые Иоганн Рудольф Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой:

KNO3 + H2SO4(конц.) (t°) → KHSO4 + HNO3↑

Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.

Применение

- - Это вещество было описано арабским химиком в VIII веке Джабиром ибн Хайяном (Гебер) в его труде «Ямщик мудрости», а с ХV века это вещество добывалось для производственных целей.

- - Благодаря этому веществу русский учёный В.Ф. Петрушевский в 1866 году впервые получил динамит.

- - Это вещество – прародитель большинства взрывчатых веществ (например, тротила, или тола).

- - Это вещество является компонентом ракетного топлива, его использовали для двигателя первого в мире советского реактивного самолёта БИ – 1.