NO₂ — оксид азота(IV), или диоксид азота.
Физические свойства оксида азота (IV)
Это ядовитый газ бурого цвета, известный как «лисий хвост», с характерным резким запахом.
Он хорошо растворяется в воде.
Химические свойства оксида азота (IV)
Оксид азота (IV) — это кислотный оксид, активно участвующий в химических реакциях и проявляющий типичные кислотные свойства.
NO₂ также участвует в окислительно-восстановительных реакциях, проявляя свойства и окислителя, и восстановителя.
1. Взаимодействие оксида азота (IV) с водой.
Реакция протекает не так, как с обычными кислотными оксидами.
Это окислительно-восстановительная реакция, так как в ней меняются степени окисления элементов.
Объясняется это тем, что не существует кислоты со степенью окисления у азота +4!
- Поэтому NO₂ при растворении в воде диспропорционирует с образованием двух кислот — азотистой и азотной:
2NO₂ + H₂O ⇔ HNO₂ + HNO₃
Реакция является обратимой!
- При нагревании также возможна следующая реакция:
3NO₂ + H₂O = NO↑ + 2HNO₃
- При растворении в избытке кислорода образуется только одна азотная кислота:
4NO₂ + 2H₂O + O₂ ⇔ 4HNO₃
Реакция является обратимой!
2. Взаимодействие оксида азота (IV) с щелочами.
- Оксиду азота (IV) соответствуют азотная (HNO₃) и азотистая (HNO₂) кислоты.
Поэтому при взаимодействии со щелочами он образует сразу две соли — нитрат и нитрит:
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O
- В присутствии окислителя, например кислорода, образуется только нитрат:
4NO₂ + 4KOH + O₂ = 4KNO₃ + 2H₂O
3. Взаимодействие оксида азота (IV) с водным раствором аммиака с образованием двух солей — нитрита и нитрата аммония:
2NO₂ + 2NН₃ + H₂O = NН₄NO₂ + NН₄NO₃
4. Взаимодействие оксида азота (IV) с карбонатами щелочных металлов:
2NO₂ + Na₂СО₃ = NaNO₃ + NaNO₂ + СO₂↑
В результате реакции образуются две соли — нитрат и нитрит, а также выделяется углекислый газ.
5. Оксид азота (IV) проявляет свойства сильного окислителя.
Окислительная способность NO₂ выше, чем у азотной кислоты.
В его атмосфере просто горят сера, углерод, фосфор и металлы!
Обычно NO₂ восстанавливается до азота, но возможны и другие продукты.
- Взаимодействие с металлами с получением простого вещества — газа азота (N₂):
2NO₂ + 4Zn = 4ZnO + N₂↑
2NO₂ + 4Cu = 4CuO + N₂↑
Также возможна реакция, в результате которой образуется газ оксид азота (II) NO:
NO₂ + 2Cu = Cu₂O + NO↑
- Взаимодействие с неметаллами с получением простого вещества — газа азота (N₂):
2NO₂ + 2S = 2SO₂ + N₂↑
2NO₂ + 2С = 2СO₂↑ + N₂↑
10NО₂ + 8Р = 4Р₂O₅ + 5N₂↑
или с образованием газа оксида азота (II) NO:
10NО₂ + 4Р = 2Р₂O₅ + 10NО↑
- Взаимодействие с йодоводородом с получением двух простых веществ — газа азота N₂ и йода l₂:
2NO₂ + 8Нl = N₂↑ + 4l₂↓ + 4H₂O
Особенность этой реакции — появление фиолетового пламени!
- Взаимодействие с йодидом железа (II):
6NO₂ + FeI₂ = Fe(NO₃)₃ + I₂↓ + 3NO↑
- Взаимодействие с сернистым газом приводит к образованию оксида азота (II) NO:
NO₂ + SO₂ = SO₃ + NO↑
- Взаимодействие с оксидом фосфора (III) в щелочной среде с образованием кислой соли гидрофосфата калия и газа оксида азота (II) NO:
2NO₂ + Р₂O₃ + 4КОН = 2NO↑ + 2К₂НРО₄ + H₂O
- Оксид азота (IV) — сильный окислитель, используемый даже в ракетных двигателях.
При реакции с гидразином и его производными выделяется значительное количество энергии:
2NO₂ + 2N₂Н₄ = 3N₂↑ + 4H₂O + Q
6. Оксид азота (IV) проявляет свойства восстановителя.
В этих реакциях с сильными окислителями азот со степени окисления +4 окисляется до высшей степени +5.
- Взаимодействие с гипохлоритом калия в щелочной среде:
2NO₂ + KClO + 2KOH = KCl + 2KNO₃ + H₂O
- Взаимодействие с солями марганца (манганатом и перманганатом) — сильными окислителями:
4NO₂ + K₂MnO₄ = Mn(NO₃)₂ + 2KNO₃
5NO₂ + KMnO₄ + 2H₂SO₄ + H₂O = 5HNO₃ + MnSO₄ + КНSO₄
- Окисление газом озон:
2NO₂ + O₃ = N₂О₅ + O₂↑
Возможные пути получения оксида азота (IV)
1. Окисление оксида азота (II):
2NО + O₂ = 2NO₂↑
2. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с неактивными металлами и металлами средней активности, находящимися после алюминия в ряду электрохимической активности:
4HNO₃ (конц.) + Cu = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑+ 2H₂O
При комнатной температуре концентрированная азотная кислота не реагирует с алюминием, хромом и железом благодаря явлению пассивации.
На поверхности металлов образуется защитная оксидная плёнка, которая предотвращает взаимодействие с кислотой.
Однако при нагревании эта плёнка разрушается, и реакция становится возможной.
6HNO₃(конц.) + Fe= Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O
3. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с неметаллами, за исключением кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других элементов:
6HNO₃ + S = H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O
5HNO₃ + P = H₃PO₄ + 5NO₂↑ + H₂O
10HNO₃ + I₂ = 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O
4HNO₃ + C = CO₂↑ + 4NO₂↑ + 2H₂O
В результате этих реакций азотная кислота восстанавливается до бурого газа NO₂, а неметаллы превращаются в соответствующие кислоты или оксиды.
Если кислота нестабильна, как угольная, она разлагается.
4. Взаимодействие концентрированной азотной кислоты с веществами, проявляющими восстановительные свойства:
6HNO₃ + Cu₂O = 2Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 3H₂O
4HNO₃ + FeO = Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 2H₂O
4HNO₃ + FeCl₂ = Fe(NO₃)₃ + 2HCl + NO₂↑ + H₂O
6HNO₃ + FeI₂ = Fe(NO₃)₃ + I₂↓ + 3NO₂↑ + 3H₂O
2HNO₃ + Na₂SO₃ = Na₂SO₄ + 2NO₂↑ + H₂O
Концентрированная азотная кислота активно окисляет сложные вещества, содержащие элементы в отрицательной или промежуточной степени окисления.
Это касается сульфидов металлов, сероводорода, фосфидов, йодидов, соединений железа (II) и других соединений.
В результате этих реакций азот восстанавливается до диоксида азота (NO₂), неметаллы превращаются в соответствующие кислоты или оксиды, а металлы достигают устойчивых степеней окисления.
Вот ещё несколько примеров реакций с концентрированной азотной кислотой, которые приводят к образованию оксида азота (IV):
2HNO₃ + SO₂ = H₂SO₄ + 2NO₂↑
2HNO₃ + H₂S = S + 2NO₂↑ + 2H₂O
8HNO₃ + H₂S = H₂SO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O
8HNO₃ + CuS = CuSO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O
12HNO₃ + FeS = Fe(NO₃)₃ + 9NO₂↑+ H₂SO₄ + 5H₂O
5. Разложение нитратов (исключение — нитраты щелочных металлов, кроме нитрата лития):
4LiNO₃ = 2Li₂O + 4NO₂↑ + O₂↑
2Mg(NO₃)₂ = 2MgO + 4NO₂↑ + O₂↑
4Fe(NO₃)₂ = 2Fe₂O₃ + 8NO₂↑ + O₂↑
2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑
2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂↑ + O₂↑
Учите химию и будьте внимательны!
Спасибо за внимание!
Обещаю, будет много полезной информации и, конечно же, море практики!
Если моя статья была интересна для Вас, прошу ставить ❤
Подписывайтесь на канал, я рада каждому из Вас! ХИМИЯ без лишних слов!