АЗОТНАЯ КИСЛОТА
Азотная кислота, HNO3, - бесцветная жидкость с резким запахом, хорошо растворяется в воде.
На свету или уже при слабом нагревании разлагается, вследствие чего раствор приобретает бурый цвет:
- 4HNO3(конц)=4NO2(газ)+2Н2О+О2(газ)
ПОЛУЧЕНИЕ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
1. Схему промышленного получения азотной кислоты из атмосферного азота отражают следующие реакции:
- N2+3H2=2NH3 (обратимая, Fe, t, p)
- 4NH3+5О2=4NO+6H2O (Pt,t)
- 2NO+O2=2NO2
- 4NO2+2H2O+O2=4HNO3
2. В лаборатории используют способ, раньше применявшийся в промышленности:
- NaNO3(тв)+H2SO4(конц)=NaHSO4+HNO3(газ), при t
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ
1. Азотная кислота- сильный электролит:
- HNO3=H+ + NO3-
2. В реакциях с металлами азотная кислота является сильным окислителем в любой степени разбавления.
При этом водород не выделяется, а происходит восстановление атома азота. Следовые количества водорода были обнаружены при взаимодействии магния с очень разбавленной кислотой. Продукты восстановления (NO2, NO, N2O, N2, NH4+) зависят от активности металла и разбавления кислоты: чем активнее металл и чем больше разбавление кислоты, тем ниже степень окисления азота в продукте:
- Cu+4HNO3(конц.)=Cu(NO3)2+2NO2(газ)+2H2O
- 3Cu+8HNO3(разбавленная)=3Cu(NO3)2+2NO(газ)+4H2O
- 4Zn+10HNO3(сильно разб.)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O
Благодаря прочной оксидной пленке на поверхности металла железо, алюминий и хром не реагируют с концентрированной HNO3 без нагревания (происходит пассивация металла).
3. При взаимодействии с неметаллами азотная кислота окисляет их до соответствующих кислот:
- S+6HNO3(конц.)=H2SO4+6NO2(газ)+2H2O
- C+4HNO3(конц.)=CO2(газ)+4NO2(газ)+2H2O
- 3P+5HNO3(конц.)+2H2O=3H3PO4+5NO(газ)
Концентрированная азотная кислота легко окисляет сероводород до серы, сульфиды и фосфиды металлов окисляются до сульфатов и фосфатов соответственно:
- H2S+2HNO3(конц.)=S(осадок)+2NO2(газ)+2H2O
- CuS+8HNO3(конц.)=CuSO4+8NO2(газ)+4H2O
- Ca3P2+16HNO3(конц.)=Ca3(PO4)2(осадок)+16NO2(газ)+8H2O
4. По отношению к оксидам, гидроксидам и солям, не проявляющим восстановительные свойства, HNO3 ведет себя как обычная кислота:
- CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O
- NaOH+HNO3=NaNO3+H2O
- Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+CO2(газ)+H2O
5. Азотная кислота взаимодействует с органическими веществами (реакции нитрования и образования сложных эфиров).
6. Соли азотной кислоты - нитраты- разлагаются при нагревании с выделением кислорода. Продукты разложения зависят от природы металла.
Нитраты щелочных металлов (кроме лития) при нагревании разлагаются на нитриты и кислород:
- 2NaNO3=2NaNO2+O2(газ), при t
Нитраты остальных металлов, стоящих в ряду активности левее меди включительно, разлагаются на оксиды, NO2 и кислород, при этом иногда возможно повышение степени окисления металла в оксиде по сравнению с исходной солью:
- 2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2(газ)+O2(газ), при t
- 4Fe(NO3)2=2Fe2O3+8NO2(газ)+O2(газ), при t
- Mn(NO3)2=MnO2+2NO2(газ), при t
Нитраты металлов, стоящих в ряду активности правее меди, разлагаются на металл, NO2 и кислород:
- 2AgNO3=2Ag+2NO2(газ)+O2(газ), при t
Сильные окислительные свойства проявляет "царская водка" - смесь концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1:3. Этот реактив способен растворять малоактивные металлы:
- Au+HNO3+HCI=AuCI3+NO(газ)+2H2O