Оксиды азота
Известны несколько оксидов азота.
Несолеобразующие оксиды: N2O, NO
Все оксиды азота, кроме N2O, ядовитые вещества.
Оксид азота (I) N2O – это бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворимый в воде, но не взаимодействует с ней. При достаточно высокой температуре разлагается по уравнению:
В смеси с кислородом N2O используется в медицине для наркоза («веселящий» газ).
Наиболее важными являются оксиды азота (II) и (IV).
Оксид азота (II) NO – бесцветный газ, не имеет запаха. В воде малорастворим, относится, как и N2O, к несолеобразующим оксидам. Оксид азота (II) NO образуется из азота и кислорода при сильных электрических разрядах (например, во время грозы в воздухе) или при высокой температуре:
В лаборатории оксид азота (II) получают, например, при взаимодействии меди и разбавленной азотной кислоты:
Оксид азота (II) в промышленности получают каталитическим окислением аммиака и используют для получения азотной кислоты:
Оксид азота (II) на воздухе легко окисляется до оксида азота (IV):
Оксид азота (IV)
Оксид азота (IV) NO2 – ядовитый газ бурого цвета, имеет характерный запах. Хорошо растворяется в воде. Оксид азота (IV) является смешанным оксидом, которому соответствуют две кислоты: азотистая HNO2 и азотная HNO3. Поэтому взаимодействие с водой происходит по уравнению:
При взаимодействии NO2 с водой в присутствии кислорода (на воздухе) образуется только азотная кислота:
При растворении NO2 в щелочи, например NaOH, образуются две соли (нитрат и нитрит) и вода:
В избытке кислорода образуется только нитрат натрия:
Ниже 22 0 С молекулы оксида азота (IV) NO2 легко соединяются попарно и образуют бесцветную жидкость состава N2O4, которая при охлаждении до – 10,2 0 С превращается в бесцветные кристаллы.
В лаборатории NO2 можно получить при взаимодействии, например, меди с концентрированной азотной кислотой:
В промышленности NO2 получают путем окисления NO кислородом и далее используют для получения азотной кислоты.
Оксид азота (III) N2O3 – это темно-синяя жидкость, является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой образуется азотистая кислота:
Оксид азота (III)
Оксид азота (V) N2O5 – бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде с образованием азотной кислоты:
Азотная кислота
Физические свойства
Азотная кислота HNO3 – бесцветная жидкость, имеет резкий запах, легко испаряется, кипит при температуре 83 0 С. При попадании на кожу азотная кислота может вызвать сильные ожоги (на коже образуется характерное желтое пятно, его сразу же следует промыть большим количеством воды, а затем нейтрализовать содой). С водой азотная кислота смешивается в любых соотношениях.
Обычно применяемая в лаборатории концентрированная азотная кислота содержит 63% HNO3. При хранении довольно легко, особенно на свету разлагается по уравнению:
Выделяющийся газ NO2 окрашивает азотную кислоту в бурый цвет.
Химические свойства
Кислотно – основные свойства
Азотная кислота – одна из наиболее сильных кислот. В водных растворах она полностью диссоциирована на ионы:
Как и все кислоты, она реагирует:
в) с солями более слабых кислот:
Окислительно – восстановительные свойства
Азотная кислота является одним из сильнейших окислителей. Ее окислительно-восстановительные свойства обусловлены присутствием в молекуле HNO3 атома азота в высшей степени окисления N +5 в составе кислотного остатка NO3 — . Окислительные свойства кислотного остатка NO3 — значительно сильнее, чем ионов водорода Н + , поэтому азотная кислота взаимодействует практически со всеми металлами, кроме золота и платины, находящимися в конце ряда напряжений. Так как окислителем в HNO3 являются ионы NO3 — , а не ионы Н + , то при взаимодействии HNO3 с металлами практически никогда не выделяется водород. Нитрат-ионы NO3 — при взаимодействии HNO3 с металлами восстанавливаются тем полнее, чем более разбавлена кислота и чем более активен металл. На следующей схеме показано, какие продукты могут образоваться при восстановлении HNO3:
Общая схема взаимодействия азотной кислоты с металлами
Концентрированная HNO3 при взаимодействии с наиболее активными металлами (до Al в ряду напряжений) восстанавливается до N2O. Например:
Концентрированная HNO3 при взаимодействии с менее активными металлами (Ni, Cu, Ag, Hg) восстанавливается до NO2. Например:
Аналогично концентрированная азотная кислота реагирует с некоторыми неметаллами. Неметалл при этом окисляется до оксокислоты. Например:
Следует отметить, что концентрированная HNO3 пассивирует такие металлы, как Fe, Al, Cr. Сущность пассивирования заключается в образовании на поверхности металла тонкой, но очень плотной оксидной плёнки, предохраняющей металл от дальнейшего взаимодействия с кислотой; например:
Разбавленная HNO3 реагирует с наиболее активными металлами (до Al) с образованием аммиака или нитрата аммония NH4NO3:
При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с менее активными металлами образуется оксид азота (II) NO:
Таким же образом разбавленная HNO3 взаимодействует с некоторыми неметаллами:
Взаимодействие азотной кислоты с медью
Получение
В лаборатории азотную кислоту получают при взаимодействии безводных нитратов с концентрированной серной кислотой:
В промышленности получение азотной кислоты идет в три стадии:
- Окисление аммиака до оксида азота (II):
- Окисление оксида азота (II) в оксид азота (IV):
- Растворение оксида азота (IV) в воде и избытком кислорода:
Применение
Азотную кислоту применяют для получения азотных удобрений, лекарственных и взрывчатых веществ.
Соли азотной кислоты
Соли азотной кислоты называются нитратами. Нитраты калия, натрия, аммония и кальция называются селитрами. Селитры применяют как минеральные азотные удобрения, так как азот является одним из основных элементов питания растений.
Все соли азотной кислоты хорошо растворимы в воде.
Соли азотной кислоты, как и она сама, являются сильными окислителями.
При нагревании все нитраты разлагаются с выделением кислорода, характер других продуктов разложения зависит от положения металла в ряду напряжений:
*на изображении записи кристаллы нитрата меди (II)
Видео:ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ кислот оснований и солей | Как писать УРАВНЕНИЯ ДИССОЦИАЦИЙСкачать
Электролитическая диссоциация
Электролитической диссоциацией называют процесс, в ходе которого молекулы растворенного вещества распадаются на ионы в результате взаимодействия с растворителем (воды). Диссоциация является обратимым процессом.
Диссоциация обуславливает ионную проводимость растворов электролитов. Чем больше молекул вещества распадается на ионы, тем лучше оно проводит электрический ток и является более сильным электролитом.
В общем виде процесс электролитической диссоциации можно представить так:
KA ⇄ K + (катион) + A — (анион)
Замечу, что сила кислоты определяется способностью отщеплять протон. Чем легче кислота его отщепляет, тем она сильнее.
У HF крайне затруднен процесс диссоциации из-за образования водородных связей между F (самым электроотрицательным элементом) одной молекулы и H другой молекулы.
Ступени диссоциации
Некоторые вещества диссоциируют на ионы не в одну стадию (как NaCl), а ступенчато. Это характерно для многоосновных кислот: H2SO4, H3PO4.
Посмотрите на ступенчатую диссоциацию ортофосфорной кислоты:
Важно заметить, что концентрация ионов на разных ступенях разная. На первых ступенях ионов всегда много, а до последних доходят не все молекулы. Поэтому в растворе ортофосфорной кислоты концентрация дигидрофосфат-анионов будет больше, чем фосфат-анионов.
Для серной кислоты диссоциация будет выглядеть так:
Для средних солей диссоциация чаще всего происходит в одну ступень:
Из одной молекулы ортофосфата натрия образовалось 4 иона.
Из одной молекулы сульфата калия образовалось 3 иона.
Электролиты и неэлектролиты
Химические вещества отличаются друг от друга по способности проводить электрический ток. Исходя из этой способности, вещества делятся на электролиты и неэлектролиты.
Электролиты — жидкие или твердые вещества, в которых присутствуют ионы, способные перемещаться и проводить электрический ток. Связи в их молекулах обычно ионные или ковалентные сильнополярные.
К ним относятся соли, сильные кислоты и щелочи (растворимые основания).
Степень диссоциации сильных электролитов составляет от 0,3 до 1, что означает 30-100% распад молекул, попавших в раствор, на ионы.
Неэлектролиты — вещества недиссоциирующие в растворах на ионы. В молекулах эти веществ связи ковалентные неполярные или слабополярные.
К неэлектролитам относятся многие органические вещества, слабые кислоты, нерастворимые в воде основания и гидроксид аммония.
Степень их диссоциации до 0 до 0.3, то есть в растворе неэлектролита на ионы распадается до 30% молекул. Они плохо или вообще не проводят электрический ток.
Молекулярное, полное и сокращенное ионные уравнения
Молекулярное уравнение представляет собой запись реакции с использованием молекул. Это те уравнения, к которым мы привыкли и которыми наиболее часто пользуемся. Примеры молекулярных уравнений:
Полные ионные уравнения записываются путем разложения молекул на ионы. Запомните, что нельзя раскладывать на ионы:
- Слабые электролиты (в их числе вода)
- Осадки
- Газы
Сокращенное ионное уравнение записывается путем сокращения одинаковых ионов из левой и правой части. Просто, как в математике — остается только то, что сократить нельзя.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2022
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Блиц-опрос по теме Электролитическая диссоциация
Видео:ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ ХИМИЯ 8 класс // Подготовка к ЕГЭ по Химии - INTENSIVСкачать
Образование и диссоциация оксида азота IV
Читайте также:
|
Моноксид азота NO – бесцветный газ (на основании свойств). При окислении NO (реакция 11) газ постепенно окрашивается в красно-бурый цвет, что свидетельствует о наличии NO2.
При охлаждении данного газа окраска его ослабевает, что связано с полимеризацией (димеризацией) диоксида азота по реакции:
2NO2 
N2O4+56,9 кДж (13)
Зависимость содержания диоксида азота (NO2) и тетроксида диазота (N2O4) от температуры можно проследить по следующим данным (табл.13):
Таблица 13
| Температура, °С | ||
| Содержание NO2,% об. | 31,0 | 88,0 |
. (19)
. (20)
