اسید نیتریک HNO 3 یک مایع بی رنگ است، بوی تند دارد و به راحتی تبخیر می شود. در صورت تماس با پوست، اسید نیتریک می تواند باعث سوختگی شدید شود (لکه زرد مشخصی روی پوست ایجاد می شود، باید بلافاصله با آب فراوان شسته شود و سپس با سودا NaHCO 3 خنثی شود).
اسید نیتریک
فرمول مولکولی: HNO 3، B(N) = IV، C.O. (N) = +5
اتم نیتروژن 3 پیوند با اتم های اکسیژن توسط مکانیسم تبادل و 1 پیوند توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می کند.
مشخصات فیزیکی
HNO 3 بی آب در دمای معمولی یک مایع فرار بی رنگ با بوی خاص (bp 82.6 اینچ) است.
HNO 3 "فوم" غلیظ دارای رنگ قرمز یا زرد است، زیرا با انتشار NO 2 تجزیه می شود. اسید نیتریک به هر نسبت با آب قابل اختلاط است.
چگونه به دست آوریم
I. صنعتی - سنتز 3 مرحله ای طبق این طرح: NH 3 → NO → NO 2 → HNO 3
مرحله 1: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
مرحله 2: 2NO + O 2 = 2NO 2
مرحله 3: 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
II. آزمایشگاهی - حرارت دادن طولانی نمک نمک با کانکس. H2SO4:
2NaNO 3 (جامد) + H 2 SO 4 (مجموع) = 2HNO 3 + Na 2 SO 4
Ba (NO 3) 2 (TV) + H 2 SO 4 (مجموع) = 2HNO 3 + BaSO 4
خواص شیمیایی
HNO 3 به عنوان یک اسید قوی تمام خواص کلی اسیدها را نشان می دهد
HNO 3 → H + + NO 3 -
HNO 3 یک ماده بسیار واکنش پذیر است. در واکنش های شیمیایی، خود را به عنوان یک اسید قوی و به عنوان یک عامل اکسید کننده قوی نشان می دهد.
تعامل HNO 3:
الف) با اکسیدهای فلزی 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3) 2 + H 2 O
ب) با بازها و هیدروکسیدهای آمفوتریک 2HNO 3 + Cu(OH) 2 = Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
ج) با نمک اسیدهای ضعیف 2HNO 3 + CaCO 3 = Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O
د) با آمونیاک HNO 3 + NH 3 = NH 4 NO 3
تفاوت بین HNO 3 و سایر اسیدها
1. هنگامی که HNO 3 با فلزات برهمکنش می کند، H2 تقریباً هرگز آزاد نمی شود، زیرا یون های H + اسید در اکسیداسیون فلزات شرکت نمی کنند.
2. به جای یون های H+، آنیون های NO 3 اثر اکسید کننده دارند.
3. HNO 3 قادر است نه تنها فلزات واقع در ردیف فعالیت در سمت چپ هیدروژن، بلکه فلزات کم فعال - مس، نقره، جیوه را نیز حل کند. در مخلوط با HCl، طلا، پلاتین را نیز حل می کند.
HNO 3 یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است
I. اکسیداسیون فلزات:
برهمکنش HNO 3: الف) با فعالیت کم و متوسط Me: 4HNO 3 (conc.) + Сu = 2NO 2 + Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O
8HNO 3 (razb.) + 3Сu \u003d 2NO + 3Cu (NO 3) 2 + 4H 2 O
ب) با Me فعال: 10HNO 3 (razb.) + 4Zn \u003d N 2 O + 4Zn (NO 3) 2 + 5H 2 O
ج) با خاک قلیایی و قلیایی Me: 10HNO 3 (بسیار رقیق) + 4Са = NH 4 NO 3 + 4Ca (NO 3) 2 + 3H 2 O
HNO 3 بسیار غلیظ در دمای معمولی برخی از فلزات از جمله Fe، Al و Cr را در خود حل نمی کند.
II. اکسیداسیون غیر فلزات:
HNO 3 P، S، C را به S.O بالاتر آنها اکسید می کند، در حالی که خود به NO (HNO 3 رقیق) یا به NO 2 (HNO 3 conc) کاهش می یابد.
5HNO 3 + P \u003d 5NO 2 + H 3 PO 4 + H 2 O
2HNO 3 + S = 2NO + H 2 SO 4
III. اکسیداسیون مواد پیچیده:
واکنش‌های اکسیداسیون برخی سولفیدهای Me که در اسیدهای دیگر نامحلول هستند، بسیار مهم است. مثال ها:
8HNO 3 + PbS \u003d 8NO 2 + PbSO 4 + 4H 2 O
22HNO 3 + 3Сu 2 S \u003d 10NO + 6Cu (NO 3) 2 + 3H 2 SO 4 + 8H 2 O
HNO 3 - عامل نیترات کننده در واکنش های سنتز آلی
R-H + HO-NO 2 → R-NO 2 + H 2 O
C 2 H 6 + HNO 3 → C 2 H 5 NO 2 + H 2 O نیترو اتان
C 6 H 5 CH 3 + 3HNO 3 → C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 + ZH 2 O تری نیتروتولوئن
C 6 H 5 OH + 3HNO 3 → C 6 H 5 (NO 2) 3 OH + ZH 2 O تری نیتروفنول
HNO 3 الکل ها را استری می کند
R-OH + HO-NO 2 → R-O-NO 2 + H 2 O
C 3 H 5 (OH) 3 + 3HNO 3 → C 3 H 5 (ONO 2) 3 + ZH 2 O گلیسرول تری نیترات
تجزیه HNO 3
مولکول‌های HNO 3 وقتی در نور ذخیره می‌شوند و مخصوصاً وقتی گرم می‌شوند، به دلیل ردوکس درون مولکولی تجزیه می‌شوند:
4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
یک گاز سمی قرمز قهوه ای NO 2 آزاد می شود که خواص اکسید کننده تهاجمی HNO 3 را افزایش می دهد.
نمک اسید نیتریک - نیترات Me (NO 3) n
نیترات ها مواد کریستالی بی رنگ و محلول در آب هستند. آنها دارای خواص شیمیایی مشخصه نمک های معمولی هستند.
ویژگی های متمایز کننده:
1) تجزیه ردوکس هنگام گرم شدن.
2) خواص اکسید کننده قوی نیترات های فلز قلیایی مذاب.
تجزیه حرارتی
1. تجزیه نیترات های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی:
Me(NO 3) n → Me(NO 2) n + O 2
2. تجزیه نیترات های فلزی در سری فعالیت فلزات از منیزیم به مس:
Me(NO 3) n → Me x O y + NO 2 + O 2
3. تجزیه نیترات های فلزی در سری فعالیت فلزات بالای مس:
Me(NO 3) n → Me + NO 2 + O 2
نمونه هایی از واکنش های معمولی:
1) 2NaNO 3 \u003d 2NaNO 2 + O 2
2) 2Cu(NO 3) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2
3) 2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2
عمل اکسیداتیو مذاب نیترات فلزات قلیایی
در محلول های آبی، نیترات ها، بر خلاف HNO 3، تقریباً هیچ فعالیت اکسیداتیو نشان نمی دهند. با این حال، مذاب فلز قلیایی و نیترات آمونیوم (نیترات) عوامل اکسید کننده قوی هستند، زیرا با آزاد شدن اکسیژن فعال تجزیه می شوند.
تعریف
خالص اسید نیتریک- یک مایع بی رنگ، در دمای 42- درجه سانتیگراد که به یک توده کریستالی شفاف تبدیل می شود (ساختار مولکول در شکل 1 نشان داده شده است).
در هوا، مانند اسید هیدروکلریک غلیظ، "دود می کند"، زیرا بخارات آن قطرات کوچکی از مه را با رطوبت هوا تشکیل می دهند.
اسید نیتریک قوی نیست. قبلاً تحت تأثیر نور، به تدریج تجزیه می شود:
4HNO 3 \u003d 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.
هر چه درجه حرارت بالاتر و اسید غلیظ تر باشد، تجزیه سریعتر است. دی اکسید نیتروژن آزاد شده در اسید حل می شود و رنگ قهوه ای به آن می دهد.
برنج. 1. ساختار مولکول اسید نیتریک.
جدول 1. خواص فیزیکی اسید نیتریک.
به دست آوردن اسید نیتریک
اسید نیتریک در نتیجه اثر عوامل اکسید کننده بر روی اسید نیتروژن تشکیل می شود:
5HNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5HNO 3 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.
اسید نیتریک بی آب را می توان با تقطیر تحت فشار کاهش یافته محلول غلیظ اسید نیتریک در حضور P 4 O 10 یا H 2 SO 4 در تمام تجهیزات شیشه ای بدون روغن کاری در تاریکی به دست آورد.
فرآیند صنعتی برای تولید اسید نیتریک بر اساس اکسیداسیون کاتالیزوری آمونیاک بر روی پلاتین گرم شده است:
NH 3 + 2O 2 \u003d HNO 3 + H 2 O.
خواص شیمیایی اسید نیتریک
اسید نیتریک یکی از قوی ترین اسیدها است. در محلول های رقیق به طور کامل به یون تجزیه می شود. نمک های آن نیترات نامیده می شوند.
HNO 3 ↔H + + NO 3 -.
یکی از ویژگی های اسید نیتریک، توانایی اکسید کننده بارز آن است. اسید نیتریک یکی از پرانرژی ترین اکسید کننده ها است. بسیاری از غیر فلزات به راحتی توسط آن اکسید می شوند و به اسیدهای مربوطه تبدیل می شوند. بنابراین، هنگامی که گوگرد با اسید نیتریک می جوشد، به تدریج به اسید سولفوریک، فسفر به اسید فسفریک اکسید می شود. یک اخگر در حال سوختن غوطه ور در HNO 3 غلیظ به شدت شعله ور می شود.
اسید نیتریک تقریباً بر روی تمام فلزات (به استثنای طلا، پلاتین، تانتالیوم، رودیوم، ایریدیم) عمل می کند و آنها را به نیترات و برخی فلزات را به اکسید تبدیل می کند.
اسید نیتریک غلیظ برخی از فلزات را غیرفعال می کند.
هنگامی که اسید نیتریک رقیق با فلزات غیرفعال مانند مس واکنش می دهد، دی اکسید نیتروژن آزاد می شود. در مورد فلزات فعال تر - آهن، روی - اکسید دی نیتروژن تشکیل می شود. اسید نیتریک بسیار رقیق شده با فلزات فعال - روی، منیزیم، آلومینیوم - واکنش داده و یک یون آمونیوم تشکیل می دهد که نیترات آمونیوم را با اسید می دهد. معمولاً چندین محصول به طور همزمان تشکیل می شوند.
Cu + HNO 3 (conc) = Cu (NO 3) 2 + NO 2 + H 2 O;
Cu + HNO 3 (رقیق) = Cu (NO 3) 2 + NO + H 2 O;
Mg + HNO 3 (رقیق) = Mg (NO 3) 2 + N 2 O + H 2 O;
روی + HNO 3 (بسیار رقیق) = روی (NO 3) 2 + NH 4 NO 3 + H 2 O.
تحت تأثیر اسید نیتریک بر روی فلزات، هیدروژن، به عنوان یک قاعده، آزاد نمی شود.
S + 6HNO 3 \u003d H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O;
3P + 5HNO 3 + 2H 2 O \u003d 3H 3 PO 4 + 5NO.
مخلوطی متشکل از 1 حجم اسید نیتریک و 3-4 حجم اسید کلریدریک غلیظ را آکوا رژیا می نامند. ودکای رویال برخی از فلزات را که با اسید نیتریک برهمکنش ندارند حل می کند، از جمله "پادشاه فلزات" - طلا. عمل آن با این واقعیت توضیح داده می شود که اسید نیتریک اسید هیدروکلریک را با آزاد شدن کلر آزاد و تشکیل کلرید نیتروژن (III) یا کلرید نیتروسیل، NOCl اکسید می کند:
HNO 3 + 3HCl \u003d Cl 2 + 2H 2 O + NOCl.
استفاده از اسید نیتریک
اسید نیتریک یکی از مهم ترین ترکیبات نیتروژن است: در تولید کودهای نیتروژنی، مواد منفجره و رنگ های آلی به مقدار زیاد مصرف می شود، به عنوان یک عامل اکسید کننده در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی عمل می کند، در تولید اسید سولفوریک توسط نیتروژن استفاده می شود. روش، و برای ساخت لاک های سلولزی، فیلم استفاده می شود.
نمونه هایی از حل مسئله
مثال 1
اسید نیتریک: خواص و واکنش ها،
تولید زیربنایی
درجه 9
با آمدن به درس شیمی، بچه ها می خواهند چیزهای جدیدی یاد بگیرند و دانش خود را به کار گیرند، به خصوص دوست دارند اطلاعات به دست آورند و خودشان آزمایش کنند. ساختار این درس به گونه‌ای است که دانش‌آموزان در حین مطالعه مطالب جدید می‌توانند از دانشی که قبلاً به دست آورده‌اند استفاده کنند: ساختار اتم نیتروژن، انواع پیوندهای شیمیایی، تفکیک الکترولیتی، واکنش‌های ردوکس، اقدامات احتیاطی ایمنی در طول آزمایش.
اهداف.طبقه بندی و خواص اکسیدهای نیتروژن و همچنین خواص کلی اسید نیتریک را در پرتو تئوری تفکیک الکترولیتی (TED) مرور کنید. آشنایی دانش آموزان با خواص اکسید کننده اسید نیتریک با استفاده از مثال برهمکنش اسیدهای رقیق و غلیظ با فلزات. ارائه ایده در مورد روش های بدست آوردن اسید نیتریک و زمینه های کاربرد آن.
تجهیزات.روی هر میز در مقابل دانش آموزان یک طرح درس، نموداری از برهمکنش اسید نیتریک با فلزات، مجموعه ای از معرف ها، آزمایش هایی برای تجمیع مطالب مورد مطالعه قرار دارد.
P lan n u r o k a
اکسیدهای نیتروژن
ترکیب و ساختار مولکول اسید نیتریک.
خواص فیزیکی اسید نیتریک
خواص شیمیایی اسید نیتریک
به دست آوردن اسید نیتریک
کاربرد اسید نیتریک
ادغام مواد (تست توسط گزینه ها).
در طول کلاس ها
اکسیدهای نیتروژن
معلم.فرمول اکسیدهای نیتروژن را به خاطر بسپارید و بنویسید. به کدام اکسیدها نمک ساز و کدام غیر نمک ساز می گویند؟ چرا؟
دانش آموزان به طور مستقل فرمول های پنج اکسید نیتروژن را می نویسند، آنها را نام می برند، اسیدهای اکسیژن حاوی نیتروژن را به خاطر می آورند و بین اکسیدها و اسیدها مطابقت دارند. یکی از دانش آموزان روی تخته سیاه (جدول) می نویسد.
جدول
مقایسه اکسیدهای نیتروژن، اسیدها و نمک ها
تجربه نمایشی:
برهمکنش نیتریک اکسید (IV) با آب
معلم. به یک ظرف با NO 2 کمی آب اضافه کنید و محتویات را تکان دهید، سپس محلول حاصل را با تورنسل تست کنید.
ما چه می بینیم؟ محلول به دلیل تشکیل دو اسید قرمز می شود.
2NO 2 + H 2 O \u003d HNO 2 + HNO 3.
حالت اکسیداسیون نیتروژن در NO 2 برابر 4+ است، یعنی بین +3 و +5 است که در محلول پایدارتر هستند، بنابراین، دو اسید به طور همزمان با اکسید نیتریک (IV) مطابقت دارند - نیتروژن و نیتریک.
ترکیب و ساختار مولکول
معلم.روی تخته، فرمول مولکولی اسید نیتریک را یادداشت کنید، وزن مولکولی آن را محاسبه کنید و حالت اکسیداسیون عناصر را یادداشت کنید. فرمول های ساختاری و الکترونیکی بسازید.
دانش آموزان فرمول های زیر را می سازند (شکل 1).
برنج. 1. فرمول ساختاری و الکترونیکی اشتباه اسید نیتریک
معلم.طبق این فرمول ها، ده الکترون به دور نیتروژن می چرخند، اما این نمی تواند باشد، زیرا. نیتروژن در دوره دوم است و حداکثر می تواند فقط هشت الکترون در لایه بیرونی داشته باشد. اگر فرض کنیم که یک پیوند کووالانسی بین اتم نیتروژن و یکی از اتم های اکسیژن بر اساس مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شده است، این تناقض از بین می رود.(شکل 2).
برنج. 2. فرمول الکترونیکی اسید نیتریک.
الکترون های اتم نیتروژن با نقاط سیاه نشان داده می شوند
سپس فرمول ساختاری اسید نیتریک را می توان به صورت زیر نشان داد(شکل 3) :
برنج. 3. فرمول ساختاری اسید نیتریک
(پیوند دهنده-پذیرنده با فلش نشان داده شده است)
با این حال، به طور تجربی ثابت شده است که پیوند دوگانه به طور مساوی بین دو اتم اکسیژن توزیع شده است. حالت اکسیداسیون نیتروژن در اسید نیتریک 5+ و ظرفیت (توجه) چهار است، زیرا تنها چهار جفت الکترون مشترک وجود دارد.
خواص فیزیکی اسید نیتریک
معلم.قبل از شما ویال های اسید نیتریک رقیق و غلیظ. خواص فیزیکی که مشاهده می کنید را شرح دهید.
دانش‌آموزان اسید نیتریک را مایعی سنگین‌تر از آب، به رنگ زرد، با بوی تند توصیف می‌کنند. محلول اسید نیتریک بی رنگ و بی بو است.
معلم. من اضافه می کنم که نقطه جوش اسید نیتریک +83 درجه سانتیگراد است، نقطه انجماد -41 درجه سانتیگراد است، یعنی. در شرایط عادی مایع است. بوی تند و زرد شدن آن در طول ذخیره سازی با این واقعیت توضیح داده می شود که اسید غلیظ ناپایدار است و تا حدی تحت تأثیر نور یا گرما تجزیه می شود.
خواص شیمیایی اسید
معلم. اسیدها با چه موادی تعامل دارند؟(نام دانش آموز.)
در اینجا معرف ها هستند، واکنش های فهرست شده را انجام دهید * و مشاهدات خود را یادداشت کنید (واکنش ها باید در پرتو TED ثبت شوند).
اکنون به خواص خاص اسید نیتریک می پردازیم.
ما متذکر شدیم که اسید در طول ذخیره سازی زرد می شود، اکنون این را با یک واکنش شیمیایی ثابت می کنیم:
4HNO 3 \u003d 2H 2 O + 4NO 2 + O 2.
(دانش آموزان به طور مستقل تراز الکترونیکی واکنش را یادداشت می کنند.)
منتشر شده "گاز قهوه ای"(NO2) اسید را لکه می کند
این اسید به خصوص در رابطه با فلزات رفتار می کند. می‌دانید که فلزات هیدروژن را از محلول‌های اسیدی جابجا می‌کنند، اما در تعامل با اسید نیتریک این اتفاق نمی‌افتد.
به نمودار روی میز خود نگاه کنید (شکل 4)، که نشان می دهد در واکنش اسیدهای با غلظت های مختلف با فلزات، کدام گازها آزاد می شوند. (کار با این طرح.)
برنج. 4. طرح برهمکنش اسید نیتریک با فلزات
تجربه نمایشی:
واکنش اسید نیتریک غلیظ با مس
نمایش بسیار موثری از واکنش اسید نیتریک (مغلط) با پودر مس یا قطعات ریز خرد شده سیم مسی:
دانش آموزان به طور مستقل تراز الکترونیکی واکنش را یادداشت می کنند:
تولید اسید
معلم. اگر موضوع بدست آوردن اسید نیتریک را در نظر نگیریم، درس ناقص خواهد بود.
روش آزمایشگاهی: اثر اسید سولفوریک غلیظ روی نیترات ها (شکل 5).
NaNO 3 + H 2 SO 4 \u003d NaHSO 4 + HNO 3.
در صنعت اسید عمدتاً با روش آمونیاک تولید می شود.
برنج. 5. برای به دست آوردن اسید نیتریک در آزمایشگاه تاکنون
راحت است که از ظروف شیشه ای شیمیایی قدیمی استفاده کنید
روش به دست آوردن اسید از نیتروژن و اکسیژن در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد (قوس الکتریکی) توزیع زیادی دریافت نکرده است.
در روسیه، تاریخچه بدست آوردن اسید نیتریک با نام مهندس شیمی ایوان ایوانوویچ آندریف (1880-1919) مرتبط است.
در سال 1915، او اولین واحد تولید اسید از آمونیاک را ایجاد کرد و روش توسعه یافته را در مقیاس کارخانه در سال 1917 اجرا کرد. اولین کارخانه در دونتسک ساخته شد.
این روش شامل چندین مرحله است.
1) تهیه مخلوط آمونیاک-هوا.
2) اکسیداسیون آمونیاک توسط اکسیژن اتمسفر در شبکه پلاتین:
4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O.
3) اکسیداسیون بیشتر اکسید نیتریک (II) به اکسید نیتریک (IV):
2NO + O 2 \u003d 2NO 2.
4) حل کردن اکسید نیتریک (IV) در آب و بدست آوردن اسید:
3NO 2 + H 2 O \u003d 2HNO 3 + NO.
اگر انحلال در حضور اکسیژن انجام شود، تمام اکسید نیتریک (IV) به اسید نیتریک منتقل می شود.
5) مرحله نهایی در تولید اسید نیتریک، تصفیه گازهای خروجی از اکسیدهای نیتروژن به اتمسفر است. ترکیب این گازها: تا 98٪ نیتروژن، 2-5٪ اکسیژن و 0.02-0.15٪ اکسیدهای نیتروژن. (نیتروژن در اصل در هوا برای اکسید کردن آمونیاک گرفته شده است.) اگر اکسیدهای نیتروژن در این گازهای خروجی بیش از 0.02٪ باشد، آنها به طور خاص به صورت کاتالیزوری به نیتروژن کاهش می یابند، زیرا حتی مقادیر کمی از این اکسیدها منجر به مشکلات زیست محیطی بزرگی می شود.
پس از تمام آنچه گفته شد، این سوال پیش می آید: چرا به اسید نیاز داریم؟
کاربرد اسید
معلم.از اسید نیتریک برای تولید: کودهای نیتروژن و در درجه اول نیترات آمونیوم (چگونه به دست می آید؟) استفاده می شود. مواد منفجره (چرا؟)؛ رنگ ها؛ نیترات که در درس بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.
تعمیر مواد
نظرسنجی کلاس جلویی
- چرا حالت اکسیداسیون نیتروژن در اسید نیتریک +5 است و ظرفیت آن چهار است؟
اسید نیتریک با چه فلزاتی واکنش نشان نمی دهد؟
- شما باید اسیدهای کلریدریک و نیتریک را بشناسید، سه فلز روی میز وجود دارد - مس، آلومینیوم و آهن. چگونه این کار را انجام خواهید داد و چرا؟
تست
انتخاب 1
1. چه سری از اعداد مربوط به توزیع الکترون ها بر روی سطوح انرژی در اتم نیتروژن است؟
1) 2, 8, 1; 2) 2, 8, 2; 3) 2, 4; 4) 2, 5.
2. معادلات واکنش های عملا امکان پذیر را کامل کنید:
1) HNO 3 (تفاوت) + مس … ;
2) Zn + HNO 3 (conc.) ...;
3) HNO 3 + MgCO 3 ...;
4) CuO + KNO 3 ... .
3. مشخص کنید کدام معادله یکی از مراحل تولید صنعتی اسید نیتریک را نشان می دهد.
1) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O;
2) 5HNO 3 + 3P + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO;
3) N 2 + O 2 \u003d 2NO.
4. حالت اکسیداسیون منفی با نیتروژن در ترکیب ظاهر می شود:
1) N 2 O; 2) خیر 3) NO 2 ; 4) Na 3 N.
5. تعامل براده های مس با اسید نیتریک غلیظ منجر به تشکیل موارد زیر می شود:
1) NO 2 ; 2) خیر 3) N 2 ; 4) NH3.
گزینه 2
1. مقدار بالاترین ظرفیت نیتروژن عبارت است از:
1) 1; 2) 2; 3) 5; 4) 4.
2. برهمکنش احتمالی اسید نیتریک غلیظ با فلزات زیر را بنویسید: سدیم، آلومینیوم، روی، آهن، کروم.
3. موادی را انتخاب کنید که مواد اولیه برای تولید اسید نیتریک هستند:
1) نیتروژن و هیدروژن؛
2) آمونیاک، هوا و آب؛
3) نیترات ها
4. اسید نیتریک غلیظ با:
1) دی اکسید کربن؛
2) اسید کلریدریک؛
3) کربن؛
4) هیدروکسید باریم.
5. هنگامی که یک اسید بسیار رقیق با منیزیم واکنش می دهد، تشکیل می شود:
1) NO 2 ; 2) خیر 3) N 2 O; 4) NH4NO3.
پاسخ تست ها انتخاب 1. 1 – 4;
3 – 1; 4 – 4; 5 – 1. V a r i a n t 2. 1 – 4;
3 – 2; 4 – 1; 5 – 4. |
* به عنوان مثال، می توانید بچه ها را برای انجام آزمایش های آزمایشگاهی زیر دعوت کنید.
1) در یک لوله آزمایش با محلول اسید نیتریک، تورنسل را اضافه کنید و به تدریج محلول هیدروکسید سدیم را اضافه کنید. مشاهدات خود را بنویسید
2) مقداری گچ را در لوله آزمایش بریزید، اسید نیتریک رقیق را اضافه کنید.
3) مقداری اکسید مس (II) را در یک لوله آزمایش قرار دهید، اسید نیتریک رقیق را اضافه کنید. راه حل چه رنگی است؟ لوله آزمایش را در نگهدارنده محکم کنید و گرم کنید. رنگ محلول چگونه تغییر می کند؟ تغییر رنگ به چه معناست؟ - توجه داشته باشید. ویرایش.
صرف نظر از غلظت، عامل اکسید کننده در اسید نیتریک نیترات های بدون نیتروژن حاوی نیتروژن در حالت اکسیداسیون 5+ است. بنابراین، هنگامی که فلزات با اسید نیتریک برهمکنش می کنند، هیدروژن آزاد نمی شود. اسید نیتریک همه فلزات به جز غیر فعال ترین (نجیب) را اکسید می کند. در این حالت، نمک، آب و محصولات احیای نیتروژن (5+) تشکیل می شوند: NH-3 4 NO 3، N 2، N 2 O، NO، HNO 2، NO 2. آمونیاک آزاد آزاد نمی شود، زیرا با اسید نیتریک تعامل دارد و نیترات آمونیوم را تشکیل می دهد:
NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
هنگامی که فلزات با اسید نیتریک غلیظ (30-60٪ HNO 3) برهم کنش می کنند، محصول احیای HNO 3 عمدتاً اکسید نیتریک (IV) است، صرف نظر از ماهیت فلز، به عنوان مثال:
Mg + 4HNO 3 (conc.) \u003d Mg (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
Zn + 4HNO 3 (conc.) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
جیوه + 4HNO 3 (مجموع) \u003d جیوه (NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
فلزات با ظرفیت متغیر، هنگام تعامل با اسید نیتریک غلیظ، تا بالاترین درجه اکسیداسیون اکسید می شوند. در این حالت آن دسته از فلزاتی که به حالت اکسیداسیون 4+ و بالاتر اکسید می شوند اسید یا اکسید تشکیل می دهند. مثلا:
Sn + 4HNO 3 (conc.) = H 2 SnO 3 + 4NO 2 + H 2 O
2Sb + 10HNO 3 (conc.) = Sb 2 O 5 + 10NO 2 + 5H 2 O
Mo + 6HNO 3 (conc.) = H 2 MoO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
آلومینیوم، کروم، آهن، نیکل، کبالت، تیتانیوم و برخی فلزات دیگر در اسید نیتریک غلیظ غیرفعال می شوند. پس از درمان با اسید نیتریک، این فلزات با اسیدهای دیگر برهمکنش ندارند.
هنگامی که فلزات با اسید نیتریک رقیق تعامل می کنند، محصول احیای آن به خواص احیایی فلز بستگی دارد: هر چه فلز فعال تر باشد، اسید نیتریک بیشتر کاهش می یابد.
فلزات فعال اسید نیتریک رقیق را به حداکثر کاهش می دهند، یعنی. نمک، آب و NH 4 NO 3 تشکیل می شوند، به عنوان مثال:
8K + 10HNO 3 (رزب.) \u003d 8KNO 3 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
فلزات با فعالیت متوسط، هنگام تعامل با اسید نیتریک رقیق، نمک، آب و نیتروژن یا N 2 O را تشکیل می دهند.
5Mn + 12HNO 3 (تفاوت) \u003d 5Mn (NO 3) 2 + N 2 + 6H 2 O
4Cd + 10HNO 3 (تفاوت) \u003d 4Cd (NO 3) 2 + N 2 O + 5H 2 O
فلزات غیرفعال، هنگام تعامل با اسید نیتریک رقیق، نمک، آب و اکسید نیتریک (II) را تشکیل می دهند، به عنوان مثال:
3Cu + 8HNO 3 (رزب.) \u003d 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O
اما معادلات واکنش در این نمونه ها مشروط است، زیرا در واقع مخلوطی از ترکیبات نیتروژن به دست می آید و هر چه فعالیت فلز بیشتر و غلظت اسید کمتر باشد، درجه اکسیداسیون نیتروژن در محصول کمتر می شود که بیشتر از آن تشکیل می شود. دیگران.
6. برهمکنش فلزات با "ودکای سلطنتی"
"آکوا رژیا" مخلوطی از اسیدهای نیتریک و هیدروکلریک غلیظ است. برای اکسید کردن و حل کردن طلا، پلاتین و سایر فلزات گرانبها استفاده می شود.
اسید هیدروکلریک در آبزیان برای تشکیل یک ترکیب پیچیده از فلز اکسید شده صرف می شود. مقایسه نیمه واکنش های 29 و 30 با نیمه واکنش های 31-32 (جدول 1) نشان می دهد که تشکیل ترکیبات پیچیده طلا و پلاتین پتانسیل ردوکس را کاهش می دهد که اکسیداسیون آنها با اسید نیتریک را ممکن می کند. معادلات واکنش طلا و پلاتین با "آکوا رژیا" به صورت زیر نوشته شده است:
Au + HNO 3 + 4HCl \u003d H + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 18HCl = 3H 2 + 4NO + 8H 2 O
سه فلز با "ودکای سلطنتی" تعامل ندارند: تنگستن، نیوبیم و تانتالم. آنها با مخلوطی از اسید نیتریک غلیظ و اسید هیدروفلوئوریک اکسید می شوند، زیرا اسید هیدروفلوئوریک ترکیبات پیچیده تری را نسبت به اسید هیدروکلریک تشکیل می دهد. معادلات واکنش به شرح زیر است:
W + 2HNO 3 + 8HF = H 2 + 2NO + 4H 2 O
3Nb + 5HNO 3 + 21HF = 3H 2 + 5NO + 10H 2 O
3Ta + 5HNO 3 + 24HF = 3H 3 + 5NO + 10H 2 O
در برخی از کتب درسی توضیح دیگری در مورد برهم کنش فلزات نجیب با «ودکای سلطنتی» آمده است. اعتقاد بر این است که در این مخلوط بین HNO 3 و HCl، واکنش کاتالیز شده توسط فلزات نجیب رخ می دهد، که در آن اسید نیتریک اسید کلریدریک را طبق معادله اکسید می کند:
HNO 3 + 3HCl \u003d NOCl + 2H 2 O
نیتروزیل کلرید NOCl شکننده است و طبق معادله تجزیه می شود:
NOCl = NO + Cl (اتمی)
بنابراین، عامل اکسید کننده فلز، کلر اتمی (یعنی بسیار فعال) در زمان انتشار است. بنابراین، محصولات برهمکنش آبزیان با فلزات نمک (کلرید)، آب و اکسید نیتریک (II) است:
Au + HNO 3 + 3HCl = AuCl 3 + NO + 2H 2 O
3Pt + 4HNO 3 + 12HCl = 3PtCl 4 + 4NO + 8H 2 O،
و ترکیبات پیچیده در واکنش های زیر تشکیل می شوند:
HCl + AuCl 3 = H; 2HCl + PtCl 4 \u003d H 2
اسید نیتریک(HNO 3)، -- اسید مونوبازیک قوی. اسید نیتریک جامد دو تغییر کریستالی را با شبکه های مونوکلینیک و لوزی شکل می دهد. اسید نیتریک به هر نسبت با آب قابل اختلاط است. در محلول های آبی تقریباً به طور کامل به یون تجزیه می شود. این مخلوط با آب با غلظت 68.4 درصد و جفت باز 120 درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر، مخلوط آزئوتروپیک را تشکیل می دهد. دو هیدرات جامد شناخته شده اند: مونوهیدرات (HNO 3 · H 2 O) و تری هیدرات (HNO 3 · 3H 2 O).
نیتروژن در اسید نیتریک چهار ظرفیتی، حالت اکسیداسیون +5 است. اسید نیتریک یک گاز بی رنگ، بی بو، مایع گازدار در هوا، نقطه ذوب است؟ 41.59 درجه سانتیگراد، جوش + 82.6 درجه سانتیگراد با تجزیه جزئی. حلالیت اسید نیتریک در آب محدود نیست. محلول های آبی HNO 3 با کسر جرمی 0.95-0.98 "اسید نیتریک بخار" نامیده می شود، با کسر جرمی 0.6-0.7 - اسید نیتریک غلیظ. یک مخلوط آزئوتروپیک با آب تشکیل می دهد (کسر جرمی 68.4٪). د 20 = 1.41 گرم بر سانتی متر، Tbp = 120.7 درجه سانتی گراد). هنگامی که از محلول های آبی متبلور می شود، اسید نیتریک هیدرات های کریستالی تشکیل می دهد:
- HNO 3 monohydrate H 2 O, T pl \u003d? 37.62 درجه سانتی گراد
- تری هیدرات HNO 3 3H 2 O, T pl \u003d? 18.47 درجه سانتی گراد
اسید نیتریک جامد دو تغییر کریستالی ایجاد می کند:
- مونوکلینیک، گروه فضایی پ 2 1/a، آ= 1.623 نانومتر، ب= 0.857 نانومتر، ج= 0.631، v = 90 درجه، Z = 16.
- لوزی
مونوهیدرات بلورهای لوزی شکل، گروه فضایی را تشکیل می دهد پ na2، آ= 0.631 نانومتر، ب= 0.869 نانومتر، ج= 0.544، Z = 4;
چگالی محلول های آبی اسید نیتریک به عنوان تابعی از غلظت آن توسط معادله توصیف می شود
که در آن d چگالی بر حسب g/cm3 است، c کسر جرمی اسید است. این فرمول به خوبی رفتار چگالی را در غلظت بیش از 97٪ توصیف می کند.
تحت تأثیر نور، اسید نیتریک با آزاد شدن NO 2 تا حدی تجزیه می شود و به همین دلیل رنگ قهوه ای روشن به خود می گیرد:
N 2 + O 2 تخلیه الکتریکی صاعقه > 2NO
- 2NO + O 2 > 2NO 2
- نور 4HNO 3 > 4NO 2 ^ (گاز قهوه ای)+ 2H 2 O + O 2
اسید نیتریک با غلظت بالا گازهایی را در هوا آزاد می کند که در یک بطری بسته به شکل بخارهای قهوه ای (اکسیدهای نیتروژن) یافت می شود. این گازها بسیار سمی هستند، بنابراین مراقب باشید که آنها را استنشاق نکنید. اسید نیتریک بسیاری از مواد آلی را اکسید می کند. کاغذ و پارچه در اثر اکسید شدن مواد تشکیل دهنده این مواد از بین می روند. اسید نیتریک غلیظ در تماس طولانی مدت باعث سوختگی شدید و در تماس کوتاه مدت چند روز پوست را زرد می کند. زرد شدن پوست نشان دهنده تخریب پروتئین و آزاد شدن گوگرد است (واکنش کیفی به اسید نیتریک غلیظ - رنگ زرد ناشی از آزاد شدن گوگرد عنصری در اثر اثر اسید روی پروتئین - واکنش زانتوپروتئین). یعنی سوختگی پوست است. هنگام استفاده از اسید نیتریک غلیظ از دستکش لاستیکی برای جلوگیری از سوختگی استفاده کنید.