Урок 22 Получить доступ за 75 баллов Оксиды азота. Азотная кислота
Оксиды азота
Азот образует оксиды, в которых проявляет степени окисления от +1 до +5:
N2O
NO
N2O3
NO2
N2O5
Два из них кислотные:
N2O3 соответствует азотистой кислоте и образует соли нитриты,
N2O5 соответствует азотной кислоте и образует соли нитраты.
Остальные оксиды несолеобразующие: им не соответствуют кислоты или соли.
Сравнительная характеристика оксидов азота приведена в таблице.
|
Оксид |
N2O |
NO |
N2O3 |
NO2 |
N2O5 |
|
Степень окисления азота |
+1 |
+2 |
+3 |
+4 |
+5 |
|
Внешний вид при н.у. |
Бесцветный газ со сладковатым запахом |
Бесцветный газ |
Синяя жидкость |
Бурый газ |
Бесцветные кристаллы |
|
Молярная масса |
44 г/моль |
30 г/моль |
76 г/моль |
92 г/моль |
108 г/моль |
|
Плотность |
1,98 г/л |
1,34 г/л |
1,4 кг/л |
1,4 кг/л |
1,6 кг/л |
|
Применение |
Наркоз, добавка к топливу |
Получение азотной кислоты |
– |
Окислитель ракетного топлива |
– |
Из всех оксидов азота мы рассмотрим оксиды азота (II) и азота (IV). Они являются промежуточными продуктами при получении азотной кислоты в промышленности.
Несолеобразующий оксид азота (II) – бесцветный газ с неприятным запахом, сильно ядовит. Это единственный оксид азота, который получается при непосредственном взаимодействии азота и кислорода. В природе он образуется в воздухе при грозовых разрядах.
Другие оксиды получают косвенным путём, используя оксид азота (II) или аммиак:
Первая реакция – каталитическая, вторая протекает сама по себе при обычных условиях
Кислотный оксид азота (IV) NO2 – бурый газ с раздражающим запахом, реагирует с водой с образованием смеси азотной и азотистой кислот:
Упомянутые выше оксиды азота образуются при сжигании топлива. Попадая в воздух, они загрязняют окружающую среду и вызывают образование кислотных дождей.
Азотная кислота
Чистая азотная кислота HNO3 – бесцветная жидкость с резким раздражающим запахом. Свойства азотной кислоты:
– кипит при температуре 83°С
– с водой смешивается в любых соотношениях
– летучая
– гигроскопичная: поглощает влагу из воздуха, из-за чего на воздухе «дымит», то есть совместно с влагой воздуха образует туман из азотной кислоты.
На свету азотная кислота медленно разлагается с образованием NO2, который придаёт ей жёлтый цвет.
Азотная кислота проявляет все обычные свойства кислот:
- реагирует с основными оксидами
- реагирует с основаниями
В результате этих реакций образуются соли – нитраты.
Но в то же время азот в степени окисления +5 является более сильным окислителем, чем ион водорода, поэтому при реакциях азотной кислоты с металлами выделяется не водород, а различные соединения азота: от оксида азота (IV) NO2 до аммиака NH3.
Чем активнее металл, а также чем меньше концентрация кислоты, тем сильнее восстанавливается азот.
Например, при реакции с медью выделяется NO2 или NO, а при реакции с цинком выделяется N2 или NH3.
Но в реальных условиях среди продуктов одновременно присутствует несколько соединений азота.
Железо, алюминий и хром не реагируют с концентрированной азотной кислотой, поэтому её с легкостью перевозят в стальных цистернах.
Азотная кислота также способна окислять неметаллы до соответствующих кислот:
серу до серной кислоты,
фосфор до фосфорной кислоты.
Многие органические вещества при контакте с азотной кислотой загораются. Например, скипидар:
Азотная кислота очень широко применяется в промышленности и в лаборатории.
Интересна по своим свойствам смесь двух кислот: азотной и соляной.
Химики называют эту смесь «царской водкой» из-за её способности растворять «царский» металл (догадайтесь, о каком металле идет речь). Она - очень сильный окислитель, в котором растворяются те металлы, которые не растворяются в чистой азотной кислоте.
А всё дело в том, что при смешивании этих кислот образуется хлорид нитрозила – очень сильный окислитель
При работе с азотной кислотой нужно соблюдать крайнюю осторожность: не допускать её попадания на кожу и одежду!
Главный потребитель азотной кислоты – химическая промышленность: около 75% производимой кислоты используют для выработки удобрений. Также она расходуется на получение красителей, синтетических волокон, взрывчатых веществ, фотоплёнки, лекарств, в качестве окислителя ракетного топлива.
Соли азотной кислоты – нитраты
Соли азотной кислоты называются «нитраты».
Нитраты натрия, калия, кальция и аммония также называют селитрами.
Например, NaNO3 – натриевая селитра, NH4NO3 – аммиачная селитра.
От этого и произошло латинское название азота: nitrogenium – «рождающий селитру».
Человек сначала познакомился с селитрой, понял ее свойства, а уже потом определил, что в её состав входит азот.
Селитра образуется при очень длительном разложении органических останков. При гниении белков содержащийся в них азот высвобождается в виде аммиака и оксидов азота. Оксиды азота при этом связываются различными минеральными веществами, образуя селитру. Этот процесс происходит сотнями лет, сопровождаемый выветриванием газообразных продуктов и полным разложением органических веществ.
Нитрат натрия NaNO3 также называют чилийской селитрой из-за богатых её месторождений на территории Чили.
Очень много селитры скапливается в пещерах, где она образуется при длительном гниении и выветривании продуктов жизнедеятельности летучих мышей.
Все нитраты – твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Подобно азотной кислоте, при нагревании они разлагаются и поэтому являются сильными окислителями.
Поэтому селитру используют в качестве компонента горючих смесей, в частности, она входит в состав пороха и различных смесей для фейерверков.
Водные растворы нитратов почти не проявляют окислительных свойств.
Из солей азотной кислоты наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые являются азотными удобрениями.
Нитрат калия используют для изготовления чёрного пороха.
Нитрат аммония входит в состав взрывчатых смесей, аммонитов, применяемых при взрывных работах. Нитраты находят широкое применение в пиротехнике. Также нитраты используют при производстве красителей, в том числе и для изготовления цветного стекла, в качестве пищевых добавок, компонентов пороха.
В бесплатной версии урока недоступны:
- Видео
- Изображения
- Дополнительная информация
- Таблицы
- Тесты