Как металлы реагируют с азотной кислотой разной концентрации


Азотная кислота, подготовка к ЕГЭ по химии

Азотная кислота является одной из самых сильных минеральных кислот, в концентрированном виде выделяет пары желтого цвета с резким запахом. За исключением золота и платины растворяет все металлы.

Применяют азотную кислоту для получения красителей, удобрений, органических нитропродуктов, серной и фосфорной кислот. В результате ожога азотной кислотой образуется сухой струп желто-зеленого цвета.

Получение

В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.

NH3 + O2 → (кат. Pt) NO + H 2O

NO + O2 → NO2

NO2 + H2O + O2 → HNO3

Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:

KNO3 + H2SO4(конц.) → KHSO4 + HNO3

Химические свойства

  • Кислотные свойства
  • Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.

    CaO + HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O

    HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O

    Na2CO3 + HNO3 → NaNO3 + H2O + CO2

  • Термическое разложение
  • При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в темном месте.

    HNO3 → (hv) NO2 + H2O + O2

  • Реакции с неметаллами
  • Азотная кислота способна окислить все неметаллы, при этом, если кислота концентрированная, азот обычно восстанавливается до NO2, если разбавленная - до NO.

    HNO3(конц.) + C → CO2 + H2O + NO2

    HNO3(конц.) + S → H2SO4 + NO2 + H2O

    HNO3(разб.) + S → H2SO4 + NO + H2O

    HNO3(конц.) + P → H3PO4 + NO2 + H2O

  • Реакции с металлами
  • В любой концентрации азотная кислота проявляет свойства окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до -3. На какой именно степени окисления остановится азот, зависит от активности металла и концентрации азотной кислоты.

    Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием нитрата и преимущественно NO2.

    Cu + HNO3(конц.) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

    С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.

    Cu + HNO3(разб.) → Cu(NO3)2 + NO + H2O

    В реакциях с металлами, стоящими левее водорода в ряду напряжений, возможны самые разные газообразные (и не газообразные) продукты: бурый газ NO2, NO, N2O, атмосферный газ N2, NH4NO3.

    Помните о закономерности: чем более разбавлена кислота и активен металл, тем сильнее восстанавливается азот. Ниже представлены реакции цинка с азотной кислотой в различных концентрациях.

    Zn + HNO3(70% - конц.) → Zn(NO3)2 + NO2 + H2O

    Zn + HNO3(35% - ср. конц.) → Zn(NO3)2 + NO + H2O

    Zn + HNO3(20% - разб.) → Zn(NO3)2 + N2O + H2O

    Zn + HNO3(10% - оч. разб.) → Zn(NO3)2 + N2 + H2O

    Zn + HNO3(3% - оч. разб.) → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

    Посмотрите на таблицу ниже, в которой также отражены изученные нами закономерности.

    Концентрированная холодная азотная кислота пассивирует хром, железо, алюминий, никель, свинец и бериллий. Это происходит за счет оксидной пленки, которой покрыты данные металлы.

    Al + HNO3(конц.) ⇸ (реакция не идет)

    При нагревании или амальгамировании (покрытие ртутью) перечисленных металлов реакция с азотной кислотой идет, так как оксидная пленка на поверхности металлов разрушается.

    Al + HNO3 → (t) Al2O3 + NO2 + H2O

Соли азотной кислоты - нитраты NO3-

Получение

Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.

Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.

MgO + HNO3 → Mg(NO3)2 + H2O

Cr(OH)3 + HNO3 → Cr(NO3)3 + H2O

Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.

NH3 + HNO3 → NH4NO3

Обратите внимание на следующую закономерность: концентрированная азотная кислота, как правило, окисляет железо и хром до +3. Разбавленная кислота - до +2.

Fe + HNO3(разб.) → Fe(NO3)2 + NH4NO3 + H2O

Fe + HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + NO + H2O

Химические свойства

  • Реакции с металлами, основаниями и кислотами
  • Как и для всех солей, из нитратов можно вытеснить металл другим более активным. Соли реагируют с основаниями и кислотами, если в результате реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

    Hg(NO3)2 + Mg → Mg(NO3)2 + Hg

    Pb(NO3)2 + LiOH → Pb(OH)2 + LiNO3

    AgNO3 + KCl → AgCl↓ + KNO3

    Ba(NO3)2 + Na2SO4 → BaSO4 + NaNO3

  • Разложение нитратов
  • Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.

    Pb(NO3)2 → (t) PbO + NO2 + O2

    NaNO3 → (t) NaNO2 + O2

    Cu(NO3)2 → (t) CuO + NO2 + O2

    PtNO3 → (t) Pt + NO2 + O2

    © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

    Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Реакции элементов 2 группы с кислотами

Это посложнее. Когда большинство металлов вступают в реакцию с большинством кислот, то на самом деле они восстанавливают ионы водорода до газообразного водорода, добавляя электроны к ионам водорода. Металл, конечно, окисляется до положительных ионов металла, потому что он теряет электроны.

Но ионы нитрата также легко восстанавливаются до таких продуктов, как монооксид азота и диоксид азота.

Итак, металлы, реагируя с азотной кислотой, имеют тенденцию давать оксиды азота, а не водорода.Если кислота относительно разбавлена, вы, как правило, получаете монооксид азота, хотя он немедленно вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием коричневого диоксида азота.

Концентрированная азотная кислота дает диоксид азота.

Бериллий

Существует множество разногласий между различными источниками относительно того, реагирует ли бериллий с азотной кислотой. Бериллий имеет прочный оксидный слой (похожий на более известный алюминий), который замедляет реакцию до тех пор, пока он не будет удален.

Некоторые источники говорят, что бериллий не реагирует с азотной кислотой. С другой стороны, легко найти практические детали для получения нитрата бериллия путем взаимодействия порошка бериллия с азотной кислотой. Один источник использует полуконцентрированную азотную кислоту и сообщает, что выделяющийся газ представляет собой монооксид азота. Этого и следовало ожидать.

Похоже, что происходит то, что реагирует он или нет, зависит от источника бериллия (как он был произведен) - возможно, изменение небольших количеств примесей в металле, которые влияют на реакцию.

Это все настолько неопределенно, что трудно понять, как можно задать вопрос об этом на экзамене.

Прочие металлы 2 группы

Они будут производить водород из азотной кислоты, если кислота очень разбавленная, но даже в этом случае она будет загрязнена оксидами азота. Образуются бесцветные растворы нитратов металлов.

На примере магния, если раствор очень разбавлен:

При умеренных концентрациях (и даже с очень разбавленной кислотой это в некоторой степени произойдет):

А с концентрированной кислотой:

.

Азотная кислота - Sciencemadness Wiki

Азотная кислота - сильная кислота с формулой HNO 3 . Это важная минеральная кислота, наряду с соляной, серной, хлорной и фосфорной кислотами. Это мощный окислитель, особенно в смеси с серной кислотой, которая производит ион нитрония на месте.

Недвижимость

Химическая промышленность

Азотная кислота является окисляющей кислотой при комнатной температуре. Его часто используют при нитровании органических соединений.Он способен растворять металлы, такие как медь и серебро, благодаря своей окислительной природе, и выделяет токсичный диоксид азота в качестве побочного продукта окисления.

Cu + 8 HNO 3 → 3 Cu (NO 3 ) 2 + 2 NO + 4 H 2 O

Физические свойства

Концентрированная азотная кислота - это прозрачный раствор плотностью около 1,2 г / мл. Когда концентрация кислоты превышает 70%, она классифицируется как дымящая азотная кислота, это можно определить по видимому дыму при вдувании воздуха.Азотная кислота в концентрациях выше 90% сильно дымит при любом контакте с воздухом. Он образует азеотроп с водой при концентрации 68%, что затрудняет получение чистого вещества.

Наличие

Азотную кислоту

можно приобрести у таких лабораторных поставщиков, как Elemental Scientific и Duda Diesel. Хотя сама кислота не дорогая, для нее требуется обязательная плата за доставку HAZMAT в размере 37,50 долларов, что делает эту кислоту довольно дорогой для химика-любителя.

В большинстве мест продажа азотной кислоты населению ограничена из-за ее использования в производстве взрывчатых материалов.

Препарат

Импровизированное производство азотной кислоты путем пропускания газообразного диоксида азота (справа) в охлажденную перекись водорода (слева).

Классический метод лабораторного синтеза азотной кислоты описан в подпункте:

Синтез азотной кислоты по Глауберу

Несколько менее эффективный способ производства азотной кислоты - это реакция смеси, содержащей серную кислоту и нитратную соль, с металлической медью, с образованием большого количества газообразного диоксида азота.Затем газ можно барботировать в перекись водорода или воду, при этом перекись водорода дает более высокий выход.

Бисульфат натрия также можно использовать для замены серной кислоты, однако при более высокой температуре азотная кислота разлагается на кислород, диоксид азота и воду.

Азотную кислоту можно производить с помощью реактора Оствальда или путем реакции азота и кислорода в воздухе с помощью электрической искры.

Если вам нужно быстро взбить разбавленную азотную кислоту, вы можете использовать «быстрый и грязный» метод, а именно реакцию нитрата кальция с серной кислотой.У этого метода есть два недостатка: во-первых, даже если ваши реагенты находятся в идеальном стехиометрическом соотношении, полученная кислота все равно загрязнена небольшим количеством сульфата кальция, которому удалось остаться в растворе. Во-вторых, осадок сульфата кальция невероятно грязный и объемный, кислота выглядит как сметана, и ее практически невозможно правильно перелить. Используйте этот метод, только если у вас есть набор для вакуумной фильтрации. Эту низкосортную кислоту можно перегонять с получением азеотропной азотной кислоты.

Желтая концентрированная азотная кислота может быть превращена в белый цвет или RFNA преобразована в WFNA путем пропускания через кислоту кислорода. Кислород окисляет NO 2 до N 2 O 5 , который объединяется с остаточной водой в кислоте с образованием почти чистой азотной кислоты.

Проектов

Азотная кислота может использоваться во многих проектах, включая производство нитратных солей. При смешивании с концентрированной серной или плавиковой кислотой азотная кислота действует как основание и выделяет ион нитрония:

2 H 2 SO 4 + HNO 3 → NO 2 + + 2 HSO 4 - + H 2 O

Эта смесь, известная как нитрующая смесь или смешанная кислота может использоваться для нитрования многих органических соединений.

Другое:

Обработка

Безопасность

Растворы азотной кислоты очень едкие и окрашивают кожу в желтый цвет из-за нитрования белков. Следует соблюдать осторожность, чтобы азотная кислота не попала на кожу. Нитраты не следует использовать с соляной кислотой, так как при этом образуется нитрозилхлорид.

Большинство типов перчаток (за исключением бутилкаучука или неопрена) несовместимы из-за сильного окислительного действия азотной кислоты и могут гореть при контакте с кислотой. [1] При работе с дымящей азотной кислотой надевайте перчатки из бутилкаучука. Другие типы резины могут очень бурно реагировать с азотной кислотой этой концентрации. Если у вас нет бутилкаучука, вообще не надевайте перчатки: повреждение ваших голых рук будет меньше, чем то, что может сделать с вами горящая резина. Азотная кислота обычно реагирует с резиной; не пытайтесь перегонять его в аппаратах, содержащих резиновые детали. При перегонке азотной кислоты, особенно дымящейся, используйте шлифованные стеклянные швы или реторту.

Хранилище

Азотная кислота несовместима с большинством пластиков из-за ее окислительной природы, хотя крышки для бутылок из полипропилена (ПП) приемлемы. Азотная кислота в высоких концентрациях чувствительна к свету и должна храниться в бутылках из желтого стекла с достаточным запасом для предотвращения повышения давления из-за оксидов азота.

Утилизация

Азотная кислота может быть нейтрализована нейтрализующими соединениями, такими как карбонаты, бикарбонаты, оксиды, гидроксиды. Карбонат кальция является хорошим нейтрализующим агентом, и, если кислота не загрязнена тяжелыми металлами, полученный нитрат кальция можно выбросить в землю или вылить в канализацию.Концентрированная азотная кислота (> 50%) должна быть сначала разбавлена ​​холодной водой, а затем нейтрализована основанием, чтобы ограничить количество коррозионных паров / аэрозолей, выделяемых в воздух во время процесса нейтрализации.

Список литературы

  1. ↑ http://www.ansellpro.com/download/Ansell_7thEditionChemicalResistanceGuide.pdf

Соответствующие темы Sciencemadness

.

Формула азотной кислоты - использование, свойства, структура и формула азотной кислоты

Формула и структура: Химическая формула азотной кислоты - HNO 3 . Его молекулярная формула записывается как NHO 3 , а его молярная масса составляет 63,01 г / моль. Ниже представлена ​​химическая структура азотной кислоты с ее резонансными формами:

Молекула HNO 3 плоская, с азотом, присоединенным к трем атомам кислорода, один из которых удерживает протон.Две связи N-O эквивалентны и демонстрируют резонанс с характером двойной связи.

Приготовление: Азотную кислоту получают реакцией диоксида азота (NO 2 ) с водой.

3 NO 2 + H 2 O → 2 HNO 3 + NO

Побочный продукт оксида азота (NO) обычно снова окисляется кислородом воздуха с образованием дополнительного исходного материала диоксида азота.

Промышленное производство азотной кислоты осуществляется путем окисления безводного аммиака до оксида азота в присутствии платинового катализатора при высокой температуре (процесс Оствальда).

Физические свойства: Азотная кислота - жидкость с едким, резким и удушающим запахом. Доступны разные концентрации азотной кислоты, и они соответственно бесцветны, желты или красные. Промышленный сорт составляет около 68% в воде, коммерческий сорт от 52% до 68%, дымящаяся азотная кислота составляет 86% или выше, а концентрации выше 95% называются белой или красной дымящей азотной кислотой.

Химические свойства: Азотная кислота - сильная монопротонная кислота. Он легко образует твердые гидраты, такие как моногидрат (HNO 3 · H 2 O) и тригидрат (HNO 3 · 3H 2 O).Азотная кислота может разлагаться под действием тепла или света, как показано ниже:

4 HNO 3 → 2 H 2 O + 4 NO 2 + O 2 .

Это мощный окислитель, бурно реагирующий со многими неметаллическими соединениями. Он также реагирует с металлами, растворяя их, образуя оксиды металлов и т. Д.

Применение: Азотная кислота широко используется для производства удобрений, таких как нитрат аммония, и полимеров (например, нейлона). Это отличный нитрующий агент (вводит нитрогруппу) в сочетании с серной кислотой.Он также используется в качестве окислителя в ракетах, работающих на жидком топливе.

Опасность для здоровья / последствия для здоровья: Азотная кислота - это едкая кислота, которая может вызвать серьезные ожоги кожи. Являясь сильной кислотой и окислителем, он может полностью разлагать ткани. Даже разбавленные формы могут вызывать ожоги и окрашивать кожу в желтый цвет, вступая в реакцию с белками кожи. Едкий дым также очень раздражает и повреждает глаза, горло и слизистые оболочки.

.

Как сделать азотную кислоту «Научные эксперименты :: WonderHowTo

Посмотрите этот научный видеоурок от Нурда Рэйджа о том, как сделать азотную кислоту. Они показывают три способа производства азотной кислоты, основанные на двух различных химических подходах, оба из которых могут быть выполнены с использованием легкодоступных материалов.

Предупреждение: процедуры, описанные в этом видео, производят большое количество токсичных газов и имеют дело с высококоррозионными кислотами. Все работы должны выполняться в вытяжном шкафу с соответствующими средствами защиты.И весь аппарат должен быть из стекла, чтобы выдерживать воздействие кислот.

В химическом отношении азотная кислота образуется при барботировании диоксида азота в воду. Таким образом, цель этого подхода - получить диоксид азота. Это можно сделать путем реакции соляной кислоты, нитратной соли и меди. Требуется около 80 граммов нитрата натрия, более 30 граммов меди и 100 мл соляной кислоты. Точная сумма не критична. Для пригодных концентраций количество превращаемой воды должно быть небольшим, около 20-50 мл.

Можно использовать любой источник нитратов, включая нитрат калия, нитрат аммония и даже удобрения на основе нитратов.

Самое сложное - это опустить газ в воду. На видео показаны два подхода. В первом подходе три контейнера, например, банки, помещаются друг в друга, чтобы заставить газ уйти в воду. Это очень неэффективно, но сделать очень просто.

Лучше всего вывести газ из генератора через трубку в охлаждаемую емкость с водой.

Последний способ получения чистой азотной кислоты заключается в реакции концентрированной серной кислоты и чистой нитратной соли (НЕ удобрения) и нагревании ее в стеклянном дистилляционном аппарате для перегонки над чистой азотной кислотой. Для максимального выхода рекомендуется стехиометрическое количество обоих реагентов.

Принесено вам одним из любимых ученых WonderHowTo, NurdRage.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

Хотите освоить Microsoft Excel и вывести свои перспективы работы на дому на новый уровень? Начните свою карьеру с помощью нашего пакета обучения Microsoft Excel Premium A-to-Z из нового магазина гаджетов и получите пожизненный доступ к более чем 40 часам инструкций от базового до расширенного по функциям, формулам, инструментам и многому другому.

Купить сейчас (97% скидка)>

.

Смотрите также