Уравнения реакций нейтрализации азотной кислоты (8 видео)

Содержание

Реакция нейтрализации раствора азотной кислоты аммиаком – это экзотермическая реакция. Термохимическое уравнение этой реакции NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 148 кДж
Ваш ответ
решение вопроса
Похожие вопросы
Азотная кислота: получение и химические свойства
Строение молекулы и физические свойства
Способы получения
Химические свойства
Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком
🔍 Видео

Видео:Опыты по химии. Реакция нейтрализацииСкачать

Реакция нейтрализации раствора азотной кислоты аммиаком – это экзотермическая реакция. Термохимическое уравнение этой реакции NH3 + HNO3 = NH4NO3 + 148 кДж

Видео:Реакция нейтрализации. Урок 26. Химия 7 класс.Скачать

Ваш ответ

Видео:КИСЛОТЫ В ХИМИИ — Химические Свойства Кислот. Реакция Кислот с Основаниями, Оксидами и МеталламиСкачать

решение вопроса

Видео:Реакция нейтрализацииСкачать

Азотная кислота: получение и химические свойства

Видео:Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать

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:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 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:Реакция нейтрализацииСкачать

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.

Азотная кислота
Концентрированная			Разбавленная
с Fe, Al, Cr	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с щелочными и щелочноземельными металлами	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe
пассивация при низкой Т	образуется NO₂	образуется N₂O	образуется NO	образуется N₂

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:Занятие 23 | Реакция нейтрализации | Курс химии | 7 классСкачать

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком

Нейтрализация азотной кислоты газообразным аммиаком является простой реакцией:

Образование аммиачной селитры протекает обратимо и сопровождается выделением тепла. Количество тепла, выделяющегося при реакции нейтрализации, зависит от концентрации применяемой азотной кислоты и ее температуры, а также от температуры газообразного аммиака. Чем выше концентрация азотной кислоты, тем больше выделяется тепла. При этом происходит испарение воды, что позволяет получать более концентрированные растворы аммиачной селитры. Для получения растворов аммиачной селитры применяют 42-58% азотную кислоту.

На рис.4.1 показан тепловой эффект реакции нейтрализации азотной кислоты газообразным аммиаком. Из приведенных данных видно, что

при использовании для нейтрализации аммиака 45% азотной кислоты выделяется значительное количества тепла-свыше 353 ккал/кг NH₄NO₃.

теплота образования NH₄NO₃ с учетом разбавления азотной кислоты;
теплота растворения аммиачной селитры

Применение азотной кислоты концентрацией выше 58% для получения растворов аммиачной селитры не целесообразно, так как в этом случае в аппаратах — нейтрализаторах развивается температура, значительно превышающая температуру кипения азотной кислоты, что может привести к ее разложению с выделением оксидов азота.

Зависимость между концентрацией применяемой азотной кислоты, выходом сокового пара и концентрацией получаемых растворов аммиачной селитры видна из табл. 4.1.

Концентрация, %		Выход сокового пара на 1 т селитры, кг	Концентрация, %		Выход сокового пара на 1 т селитры, кг
HNO₃ ‘	NH₄NO₃	Выход сокового пара на 1 т селитры, кг	HNO₃	NH₄NO₃	Выход сокового пара на 1 т селитры, кг
43	58,3	328	50	71,1	381
44	60,0	337	52	75,3	397
45	61,9	346	54	79,6	414
46	63,5	353	55	81,8	422
47	65,4	360	56	84,0	427
48	67,1	367	57	86,1	432
49	69,1	374	58	88,3	437

При получении растворов аммиачной селитры максимально возможной концентрации требуется относительно небольшие теплообменные поверхности выпарных аппаратов, и на дальнейшее упаривание растворов расходуется малое количество свежего пара. В связи с этим вместе с исходным сырьем стремятся подводить в нейтрализатор дополнительное количества тепла, для чего подогревают соковым паром аммиак до 70 0 С и азотную кислоту до 60 0 С (при более высокой температуре азотной кислоты происходит значительное ее разложение, и трубы подогревателя подвергаются сильной коррозии).

Потери аммиака и азотной кислоты с соковым паром сильно зависят от интенсивности циркуляции растворов селитры в нейтрализаторах. Нейтрализацию в большинстве случаев проводят под абсолютным давлением 1,2 ат. Такое давление позволяет использовать соковые пары в качестве греющего пара для производственных нужд.

Растворы аммиачной селитры получают в слабокислой среде. Практика показывает, что при нейтрализации в слабокислой среде потери аммиака, азотной кислоты и селитры с соковым паром меньше, чем в слабощелочной среде. Объясняется это тем, что при избытке азотной кислоты давление паров азотной кислоты над растворами селитры меньше давления паров аммиака.

Применяемая в производстве аммиачной селитры азотная кислота должна содержать не более 0,20 % растворенных оксидов азота.

В соковом паре содержатся примеси аммиака, азотной кислоты и аммиачной селитры. Количество этих примесей сильно зависит от стабильности давлений, при которых должны подаваться в нейтрализатор аммиак и азотная кислота. Для поддержания заданного давления азотную кислоту подают из напорного бака, снабженного переливной трубой, а газообразный аммиак – с помощью регулятора давления.

Получаемые в нейтрализаторах растворы аммиачной селитры накапливаются в промежуточных емкостях с мешалками, донейтрализуются аммиаком или азотной кислотой, после чего направляются на упаривание.