В этой статье мы подробно обсудим свойства азотной кислоты, которая, вероятно, кажется многим из вас самой сложной среди кислот!
HNO₃ — бесцветная жидкость с резким запахом, хорошо растворима в воде. На свету или уже при слабом нагревании разлагается, вследствие чего раствор приобретает бурый цвет:
4HNO₃(конц.) = 4NO₂↑ + 2H₂O + O₂↑
Азотная кислота – это сильная кислота.
За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства.
HNO₃ проявляет свойства обычной кислоты в реакциях с основным и амфотерными оксидами, основаниями и амфотерными гидроксидами, не проявляющими восстановительных свойств‼
1. HNO₃ реагирует с основными оксидами и основаниями:
2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O
Обратите внимание! Окисляет медь со степени окисления +1 до +2:
6HNO₃ (конц.) + Cu₂O = 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 3H₂O
HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O
2. HNO₃ реагирует с амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами:
2HNO₃ + ZnO = Zn(NO₃)₂ + H₂O
3HNO₃ + Al(OH)₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O
3. HNO₃ реагирует с солями, при условии образования газа, осадка или воды (или другого слабого электролита):
HNO₃+ CH₃COOK= KNO₃+ CH₃COOH (слабый электролит)
HNO₃ + KHCO₃ = KNO₃+ H₂O + CO₂ (газ)
2HNO₃ + Na₂SiO₃ = 2NaNO₃+ H₂SiO₃ (осадок)
2HNO₃ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + H₂O + CO₂↑
В реакциях с веществами, которые проявляют восстановительные свойства, HNO₃ ведёт себя как сильный окислитель и участвует в ОВР:
Cu₂O + 6HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 3H₂O
FeO + 4HNO₃(конц.) = Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 2H₂O
FeCl₂ + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 2HCl + NO₂↑ + H₂O
FeI₂ + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + I₂↓ + 3NO₂↑ + 3H₂O
Na₂SO₃ + 2HNO₃ = Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + H₂O
4. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами:
В подобных реакциях водород никогда не выделяется!!
Окислителем всегда выступает азот в степени окисления +5.
Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 (зависит от концентрации кислоты и активности металла).
Металл + HNO₃ → нитрат металла + вода + продукт восстановления азотной кислоты (газ или соль аммония).
С алюминием, хромом и железом на холоду концентрированная HNO₃ не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т. к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты, но если нагреть, то реакция пойдет.
В результате реакции азот восстанавливается до степени окисления +4, образуя бурый газ. Также происходит выделение воды.
Fe + 6HNO₃(конц.) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O
Al + 6HNO₃ (конц.) = Al(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O
Платина и золото не вступают в реакцию с азотной кислотой, но они растворяются в «царской водке» — смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3 (по объёму).
В результате этой реакции азот восстанавливается до +2, образуя бесцветный и ядовитый газ NO:
HNO₃ +3HCl +Au = AuCl₃+ NO↑+2H₂O
- Азотная кислота высокой концентрации вступает в реакцию с неактивными и металлами средней активности, которые расположены в ряду электрохимической активности после алюминия.
При этом образуется оксид азота (IV):
4HNO₃ (конц.) + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O
- Щелочные и щелочноземельные металлы вступают в реакцию с азотной кислотой, образуя оксид азота(I) — веселящий газ, который используется для наркоза:
10 HNO₃ + 4Ca = 4Ca(NO₃)₂ + N₂O↑+5H₂O
- Разбавленная азотная кислота способна реагировать с неактивными и среднеактивными металлами, расположенными в ряду электрохимической активности после алюминия.
В результате этой реакции образуется оксид азота (II):
8HNO₃ (разб.) + 3Cu = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑+ 4H₂O
- С активными металлами, такими как щелочные и щелочноземельные (например, натрий, литий, кальций и другие), а также оловом и железом, разбавленная азотная кислота вступает в реакцию, образуя молекулярный азот:
12HNO₃ (разб) + 10Na = 10NaNO₃ + N₂↑+ 6H₂O
- При взаимодействии кальция и магния с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):
10HNO₃ + 4Ca = 4Ca(NO₃)₂ + N₂O↑ +5H₂O
- Когда сильно разбавленная азотная кислота вступает в реакцию с активными металлами, выделяется аммиак. В присутствии избытка кислоты аммиак взаимодействует с ней, образуя нитрат аммония — соль.
Обратите внимание: только в этом типе реакций НЕ выделяется газ!!!
10HNO₃ + 4Zn = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃+3H₂O
5. При взаимодействии с азотной кислотой неметаллы окисляются, за исключением кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других элементов.
В результате этой реакции кислота восстанавливается до NO или NO₂, а неметаллы окисляются до соответствующих кислот или оксидов, если кислота неустойчива, как в случае угольной кислоты:
6HNO₃ (конц) + S = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O
2HNO₃ (разб) + S = H₂SO₄ + 2NO↑
5HNO₃ (конц) + P = H₃PO₄ + 5NO₂↑ + H₂O
5HNO₃ (разб) + P +2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO↑
10HNO₃ (конц) + I₂ = 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O
4HNO₃ (конц) + C = CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O
6. Концентрированная азотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной или в промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др.
В ходе этих реакций азот восстанавливается до NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот или оксидов, а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.
- Азотная кислота вступает в реакцию с оксидом серы (IV), в результате чего образуются бурый газ и серная кислота:
2HNO₃ + SO₂ = H₂SO₄ + 2NO₂↑
- Окисление иодоводорода с образованием оксида азота(II), йодноватой кислоты и воды:
6HNO₃ + HI = HIO₃ + 6NO↑+3H₂O
- Сера в степени окисления -2, например, в составе сероводорода или сульфидов, может окисляться без нагревания до простого вещества — серы:
2HNO₃ + H₂S = S + 2NO₂↑ + 2H₂O
- А при нагревании до серной кислоты или сульфатов:
8HNO₃ (конц.) + H₂S = H₂SO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O
8HNO₃ (разб.) + 3H₂S = 3H₂SO₄ + 8NO↑ + 4H₂O
8HNO₃ + CuS = CuSO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O
16HNO₃ + Ва(НS)₂ = ВаSO₄↓ + 16NO₂↑ + H₂SO₄ + 8H₂O
- Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):
12HNO₃ + FeS = Fe(NO₃)₃ + 9NO₂↑+ H₂SO₄ + 5H₂O
7. Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет (ксантопротеиновая реакция).
Ксантопротеиновая реакция является качественной реакцией на нитрат-анионы!
Спасибо за внимание! Продолжение следует!
Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!
Учите химию и будьте внимательны!
Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤
Подписывайтесь на канал, я рада каждому из Вас! ХИМИЯ без лишних слов!