Урок 26. Нітратна кислота. Фізичні та хімічні властивості. Застосування. 11 клас.

Будова молекули нітратної кислоти

Фізичні властивості нітратної кислоти

• Летка безбарвна рідина, під час зберігання на світлі розкладається з утворенням нітроген(IV) оксиду, набуваючи жовтуватого кольору:

• необмежено розчинна у воді;

• t_кип. = +83 °С, t_пл. = -42 °С;

• густина 1,52 г/см³;

• має різкий їдкий запах;

• гігроскопічна, енергійно поглинає вологу з повітря;

• дуже небезпечна, отруйна; навіть розбавлена кислота спричиняє хімічні опіки шкіри, залишає на ній характерні жовті плями.

Поводитися з нітратною кислотною потрібно дуже обережно!

Чисту (безводну) нітратну кислоту називають димлячою через те, що над відкритою посудиною виникає туман. У лабораторній практиці частіше використовують 68%-й розчин нітратної кислоти, зазвичай саме за такої концентрації її випускають у промисловості.

Хімічні властивості нітратної кислоти

1. Електролітична дисоціація. Нітратна кислота — сильний електроліт. Вона змінює забарвлення індикаторів, у розбавлених розчинах повністю дисоціює на йони:

2. Реакції обміну. Нітратна кислота виявляє всі загальні властивості кислот, тобто взаємодіє з:

• основними оксидами: 2HNO₃ + MgO = Mg(NO₃)₂ +H₂O;

• амфотерними оксидами та гідроксидами: 2HNO₃ + Zn(OH)₂ = Zn(NO₃)₂ + 2H₂O;

• основами: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ +H₂O;

• солями слабких кислот: 2HNO₃ + ВаСОз = Ba(NO₃)₂+ CO₂↑ + H₂O.

Метали можуть витісняти водень із розчинів нітратної кислоти, але часто він утворюється разом з іншими продуктами відновлення Нітрогену.

У разі додаванні міді до концентрованої нітратної кислоти починається активна реакція з виділенням бурого газу — нітроген(IV) оксиду (мал. 25.1). Мідні ошурки повністю розчиняються в кислоті, а розчин набуває темно-зеленого кольору:

Мал. 25.1. Взаємодія міді з концентрованою нітратною кислотою

В обох випадках окисником є нітрат-іон, що відновлюється до оксидів Нітрогену NO і NO₂.

Активніші метали можуть відновити нітратну кислоту до нітроген(І) оксиду, азоту N₂ або навіть до амоніаку:

3Zn + 8HNO₃(30 %) = 3Zn(NO₃)₂+ 2NO↑ + 4H₂O

4Zn + 10HNO₃ (20 %) = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O↑ + 5H₂O

5Mg + 12HNO₃ (10 %) = 5Mg(NO₃)₂ + N₂↑ + 6H₂O

4Mg + 10HNO₃ (3 %) = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Залізо, хром і алюміній на холоді з концентрованою нітратною кислотою не взаємодіють унаслідок утворення на їхній поверхні тонкого шару хімічно стійкого оксиду. Про цей процес говорять, що нітратна кислота пасивує ці метали. Завдяки цьому концентровану нітратну кислоту можна перевозити у сталевих цистернах.

Іван Євграфович Ададуров (1879-1938)

Український хімік. Удосконалив технології виробництва амоніаку і нітратної кислоти

Застосування нітратної кислоти

Нітратна кислота — один із найважливіших продуктів хімічної промисловості. Обсяги її виробництва та використання можуть конкурувати лише із сульфатною кислотою.

• Найважливіше застосування нітратної кислоти — одержання азотних та комбінованих мінеральних добрив.

• У суміші з концентрованою сульфатною кислотою (нітруюча суміш) нітратну кислоту використовують для добування поширених вибухових речовин — тринітротолуену, тринітрогліцеролу, піроксиліну, гексогену тощо.

• Нітратну кислоту використовують для виробництва ортофосфатної кислоти з фосфору, а в металургії — для розділення суміші золота й срібла.

• Так звану червону димлячу нітратну кислоту використовують як окисник ракетного палива в деяких моделях рідинних реактивних двигунів.

• Більшість яскравих барвників для тканин, пластмас, паперу — це складні нітрогеновмісні органічні сполуки. Їхній синтез неможливий без використання нітратної кислоти як нітруючого агента. Крім того, її застосовують у виробництві ліків, пластмас і волокон.

Ключова ідея

Особливості електронної будови атомів та високій ступінь окиснення Нітрогену зумовлюють сильні окисні властивості концентрованої нітратної кислоти.

Підберіть коефіцієнти за допомогою методу електронного балансу до реакції, вкажіть окисник і відновник: HNO₃ = NO₂ + H₂O + O₂.

Складіть рівняння окиснення і відновлення до реакції, визначіть окисник і відновник: Cu + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + NO₂ + H₂O.

Допишіть рівняння хімічних реакцій, вкажіть назви реагентів і продуктів реакцій:

1) Cа + HNO₃(конц.)

2) BaO + HNO₃

3) Mg(OH)₂ + HNO₃

4) K₂CO₃ + HNO₃

5) NH₃ + HNO₃

6) Fe + HNO₃(розведена)

Які із цих реакцій є реакціями йонного обміну? Складіть до них повні й скорочені йонні рівняння.