Как из нитрата калия получить азотную кислоту уравнение реакции

Видео:Синтез азотной кислоты из нитрата калияСкачать

Строение молекулы и физические свойства

Азотная кислота HNO₃ – это сильная одноосновная кислота-гидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету частично разлагается.

Валентность азота в азотной кислоте равна IV, так как валентность V у азота отсутствует. При этом степень окисления атома азота равна +5. Так происходит потому, что атом азота образует 3 обменные связи и одну донорно-акцепторную, является донором электронной пары.

Поэтому строение молекулы азотной кислоты можно описать резонансными структурами:

Обозначим дополнительные связи между азотом и кислородом пунктиром. Этот пунктир по сути обозначает делокализованные электроны. Получается формула:

Видео:Разложение нитрата калия при нагревании. Реакция нитрата калия с углем - 9 - 11 классСкачать

Способы получения

В лаборатории азотную кислоту можно получить разными способами:

1. Азотная кислота образуется при действии концентрированной серной кислоты на твердые нитраты металлов. При этом менее летучая серная кислота вытесняет более летучую азотную.

Например , концентрированная серная кислота вытесняет азотную из кристаллического нитрата калия:

2. В промышленности азотную кислоту получают из аммиака . Процесс осуществляется постадийно.

1 стадия. Каталитическое окисление аммиака.

2 стадия. Окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV) кислородом воздуха.

3 стадия. Поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии избытка кислорода.

Видео:Получение концентрированной азотной кислотыСкачать

Химические свойства

Азотная кислота – это сильная кислота . За счет азота со степенью окисления +5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства .

1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в водном растворе.

2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.

Например , азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):

Еще пример : азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:

3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов).

Например , азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:

4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:

5. Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот +5. Азот в степени окисления +5 может восстанавливаться до степеней окисления -3, 0, +1, +2 или +4 в зависимости от концентрации кислоты и активности металла.

металл + HNO₃ → нитрат металла + вода + 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. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления +4:

Золото и платина не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 : 3 (по объему):

HNO₃ + 3HCl + Au → AuCl₃ + NO + 2H₂O

Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:

С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):

Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).

С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловом и железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:

При взаимодействии кальция и магния с азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):

Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:

Таблица . Взаимодействие азотной кислоты с металлами.

6. Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO₃ обычно восстанавливается до NO или NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).

Например , азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:

Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором . Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.

Видеоопыт взаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

Видеоопыт взаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.

7. Концентрированная а зотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др. При этом азот восстанавливается до NO₂, неметаллы окисляются до соответствующих кислот (или оксидов), а металлы окисляются до устойчивых степеней окисления.

Например , азотная кислота окисляет оксид серы (IV):

Еще пример : азотная кислота окисляет иодоводород:

Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты.

Например , сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:

При нагревании до серной кислоты:

Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):

8. Азотная кислота окрашивает белки в оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция«).

Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.

Видеоопыт обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.

Видео:Три способа получения азотной кислоты [NurdRage]Скачать

Основные способов получения азотной кислоты

Задача 904.
Указать химические реакции, в результате которых из природных веществ получают в настоящее время азотную кислоту.
Решение:
а) Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окислении аммиака кислородом воздуха. Аммиак получают фиксацией атмосферного азота водородом. Реакция между азотом и водородом протекает при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора:

Затем аммиак окисляют кислородом воздуха при нагревании и в присутствии катализатора:

Образовавшийся NO легко переходит в NO₂:

Оксид NO₂ с водой даёт азотную кислоту:

б) Существует способ получения азотной кислоты из селитры:

в) Существуют заводы, которые используют для получения азотной кислоты аммиак, как побочный продукт коксования каменного угля (газовая вода) и при карбидном получении аммиака:

Задача 905.
Почему при получении азотной кислоты из селитры необходимо брать концентрированную серную кислоту, а селитру — в виде твердого вещества? Почему реакционную смесь нельзя сильно нагревать?
Решение:
При получении азотной кислоты из селитры протекает реакция:

Из уравнения реакции следует, что образуется азотная кислота и сульфат натрия, которые в водном растворе будут полностью диссоциированы на ионы:

В водном растворе связывание ионов Н + и NO₃ – , Na + и SO₂ — не происходит, т. е. реакция обмена в водном растворе практически не происходит. Поэтому для получения азотной кислоты из селитры необходимо процесс проводить в неводном растворе или проводить процесс с твёрдой селитрой и безводной (концентрированной) серной кислотой.

Реакционную смесь нельзя сильно нагревать, потому что при нагревании селитра разлагается с образованием нитрита натрия и кислорода:

2NaNO₃ 2NaNO₂ + О₂↑

Образуемый при этом нитрит натриz разлагается на Na₂O, NO и NO₂:

2NaNO₂ Na₂O + NO + NO₂.

Видео:Реакция азотной кислоты и карбоната кальция, получение нитрата кальция/Obtaining calcium nitrateСкачать

Нитраты. Нитриты

Задача 906.
Какова термическая устойчивость нитратов и нитритов? Что происходит при нагревании следующих солей: NaNO₂, Рb(NO₂)₂, NH₄NO₂, NaNO₃, Рb(NO₃)₂, АgNO₃, NH₄NO₃? Написать уравнения протекающих реакций.
Решение:
Соли азотистой кислоты – нитриты и соли азотной кислоты – нитраты термически неустойчивые соединения. Поэтому при нагревании они разлагаются:

а) При нагревании нитрита натрия происходит его расплавление:

NaNO₂(тв) NaNO₂(расплав).

б) При нагревании нитрита свинца образуются оксид свинца, оксид азота (I) и кислород:

2Pb(NO₂)₂ 2PbO↓ + 4NO↑ + O₂↑.

в) При нагревании нитрита аммония образуется молекулярный азот и пары воды:

NH₄NO₂ N₂↑ + 2H₂O

г) При нагревании нитрата натрия образуются нитрит натрия и кислород:

2NaNO₃ 2NaNO₂ + O₂↑.

д) При нагревании нитрата свинца (II) образуются оксид свинца (II), кислород и диоксид азота:

2Pb(NO₃)₂ 2PbO↓ + 4NO₂↑ + O₂↑.

е) При нагревании нитрата серебра образуются серебро, кислород и диоксид азота:

2AgNO₃ 2Ag↓ + 2NO₂↑ + O₂↑.

ж) При нагревании нитрата аммония образуются оксид азота (I), и вода:

NH₄NO₃ N₂O↑ + 2H₂O;

2NH₄NO₃ 2N₂↑ +O₂↑ + 4H₂O.

Видео:Разложение нитратов (солей азотной кислоты)Скачать

Получение азотной кислоты в домашних условиях: как обращаться с реагентами

Химия — увлекательная наука. Те, кто интересуются не только теорией, но и пробует свои навыки на практике, точно знают, о чем идет речь. С большинством элементов из таблицы Менделеева знаком каждый школьник. Но всем ли удалось попробовать на собственном опыте смешивать реагенты и проводить химические испытания? Даже сегодня не во всех современных школах имеется в наличии необходимое оборудование и реагенты, потому химия остается наукой открытой для самостоятельного изучения. Многие стремятся познать ее глубже, проводя исследования в домашних условиях.

Ни один самодельщик не обойдется без азотной кислоты — крайне важной в хозяйстве вещи. Достать вещество сложно: приобрести его можно только в специализированном магазине, где покупка осуществляется по подтверждающим мирное использование вещества документам. Потому если вы мастер-самоделка, достать этот компонент, скорее всего, не получится. Здесь и возникает вопрос о том, как сделать азотную кислоту в домашних условиях. Процесс вроде не отличается сложностью, тем не менее на выходе должно получиться вещество достаточного уровня чистоты и необходимой концентрации. Здесь без навыков химика-экспериментатора никак не обойтись.

Видео:Реакции 16ти металлов с азотной кислотой разной концентрации Reactions of 16 metals with nitric acidСкачать

Где используется вещество?

Применение азотной кислоты разумно в безопасных целях. Вещество используется в таких сферах деятельности человека:

• создание красящих пигментов;
• проявление фотопленок;
• приготовление лекарственных препаратов;
• переработка пластиковых изделий;
• использование в химии;
• удобрение садовых и огородных культур;
• производство динамита.

Чистая азотная кислота в неизмененном виде выглядит как жидкое вещество, которое при контакте с воздухом начинает выпускать белые пары. Замерзание его происходит уже при -42 о С, а кипение — при +80 о С. Как вывести такое вещество, как азотная кислота, своими руками в домашних условиях?

Видео:Синтез АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ. Реакция НИТРАТА КАЛИЯ и КОНЦЕНТРИРОВАННОЙ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ.Опыты по химии домаСкачать

Способ 1

Дымящееся вещество получают посредством воздействия концентрата серной кислоты на натриевую (калийную) селитру (натрий (калий) нитрат). В результате реакции получается искомое вещество и гидросульфат натрия (калия). Схема реакции выглядит таким образом: NaNO₃+H₂SO₄=>HNO₃+NaHSO_4. Запомните, что концентрация полученного вещества зависит от концентрации серной кислоты перед вступлением в реакцию.

Видео:Разложение нитратовСкачать

Способ 2

Получение азотной кислоты в домашних условиях с меньшей концентрацией вещества происходит тем же способом, необходимо только заменить натриевую селитру нитратом аммония. Химическое уравнение выглядит так: NH₄NO₃+H₂SO₄=>(NH4)₂SO₄+HNO₃. Заметьте, что аммиачная селитра доступнее, чем калийная или натриевая, потому большинство исследователей проводят реакцию на ее основе.

Чем выше концентрация H₂SO₄, тем более концентрированной будет азотная кислота. Чтобы получить сбалансированное вещество, требуется увеличить объем электролита, необходимого для проведения реакции. Чтобы достичь желаемого результата, на практике пользуются методом выпаривания, который заключается в постепенном уменьшении объема электролита примерно в 4 раза от первоначального.

Видео:Термитная смесь из АЛЮМИНИЯ и НИТРАТА КАЛИЯ. Простые опыты дома.ALUMINUM and POTASSIUM NITRATE.Скачать

Особенности метода выпаривания

На дно посуды высыпают просеянный песок и ставят резервуар с электролитом. При этом процесс кипячения регулируют вентилем газовой плиты, поддавая или уменьшая огонь. Процесс отличается длительностью, поэтому в таком деле важно терпение. Эксперты рекомендуют использовать кипелки — стеклянные или керамические трубочки, предназначенные для проведения химических опытов, в том числе и выпаривания. Они нейтрализуют образование пузырей и снижают силу кипения, предотвращая разбрызгивание вещества. В таких условиях допустимо получение азотной кислоты в домашних условиях с концентрацией около 93 %.

Видео:Решаем два варианта Добротина за 2 часаСкачать

Инструменты и реагенты для практического получения вещества

Для проведения реакции потребуется наличие:

• концентрированного H₂SO₄ (>95%) — 50 мл;
• нитрата аммония, калия, натрия;
• 100 мл емкости;
• 1000 мл контейнера;
• стеклянной воронки;
• резинки;
• водяной бани;
• колотого льда (можно заменить на снег или холодную воду);
• термометра.

Получение азотной кислоты в домашних условиях, как и проведение любой другой химической реакции, требует соблюдения мер предосторожности:

• В процессе получения азотной кислоты в домашних условиях необходимо поддерживать температуру в рамках 60-70 о С. Если превысить эти границы, кислота начнет распадаться.
• Во время проведения реакции могут выделяться пары и газы, поэтому, работая с кислотами, обязательно пользуйтесь защитной маской. Руки должны быть защищены от внезапного попадания вещества на кожу, потому химики работают в резиновых перчатках. На больших химических производствах, где человек контактирует с опасными для здоровья веществами, рабочие вообще работают в специальных защитных костюмах.

Теперь вы знаете, как получить азотную кислоту в процессе проведения простой реакции. Будьте осторожны с использованием такого вещества и применяйте его только в мирных целях.

🎬 Видео

Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Азотная кислота на ОГЭ по химии | ОГЭ 2023 | УмскулСкачать

Получение нитрита из нитрата / Transformation of nitrate into nitriteСкачать

Химия 9 класс (Урок№15 - Азотная кислота. Строение молекулы.Соли азотной кислоты.Азотные удобрения.)Скачать

РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

реакция меди с азотной кислотойСкачать

Азотная кислота. Физические и химические свойства азотной кислоты. Подготовка к ЕГЭ по химии | ХимияСкачать

Новейший способ синтеза азотной кислоты .Скачать

Соли азотной кислоты - нитратыСкачать