49. Азотная кислота. Физические и химические свойства концентрированной и разбавленной азотной кислоты.

Ответ. Азотная кислота HNO3 – бесцветная жидкость, весьма гигроскопичная, неограниченно смешивается с водой (Ткип = 84 °С, Тпл = –42 °С), со временем окрашивается в желто-бурый цвет продуктами разложения: 4HNO3 ↔ 4NO2 + O2 + 2H2O. Продажная HNO3 представляет собой 68 % водный раствор (Ткип = 120,5 °С). Установлено, что в нитрат-ионе азот связан с кислородом 3-мя σ-связями и одной π-связью, которая делокализована по всему иону, порядок связи больше 1, но ни одна связь не является двойной. Все связи равноценны и нитрат-ион имеет форму правильного треугольника. Образование связи с водородом искажает структуру правильного треугольника и одна связь O–N становится более длинной. Азотная кислота – сильный электролит, одноосновная кислородсодержащая кислота. Самопроизвольно разлагается. Проявляет все общие свойства кислот. Является сильным окислителем и свои окислительные свойства проявляет за счет N+5 и в разбавленном, и в концентрированном виде: N+5 + 1e– → N+4 (NO2), N+5 + 3e– → N+2 (NO), N+5 + 4e– → N+1 (N2O), N+5 + 5e– → N0 (N2), N+5 + 8e– → N–3 (NH4NO3, NH3). Свойства HNO3 (конц.. Взаимодействует со щелочными и щелочноземельными металлами: 8Na + 10HNO3 = 8NaNO3 + N2O + 5H2O. Взаимодействует с менее активными металлами (с Е0 < 0): Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. Al, Cr, Fe пассивируются при обычных условиях, реакции идут при нагревании: Al + 6HNO3 = Al(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O. Взаимодействует с металлами с Е0 > 0: Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O. Золото и платина не взаимодействуют с концентрированной азотной кислотой, но растворяются в «царской водке»: Au + HNO3 + 4HCl = Н[AuCl4] + NO + 2H2O. Взаимодействует с неметаллами: S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O. Свойства HNO3 (разб.). Взаимодействует со щелочными и щелочноземельными металлами: 8Na + 10HNO3 = 8NaNO3 + NH4NO3 + 3H2O. Взаимодействует с менее активными металлами (с Е0 < 0): 3Zn + 8HNO3 (немного разб.) = 3Zn(NO 3)2 + 2NO + 4H2O, 5Zn + 12HNO3 (умеренно разб.) = 5Zn(NO3)2 + N2 + 6H 2O, 4Zn + 10HNO3 (сильно разб.) = 4Zn(NO 3)2 + NH4NO3 + 3H2O. Взаимодействует с металлами с Е0 > 0: 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O. Золото и платина не взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой. Взаимодействует с неметаллами: 3С + 4HNO3 = 3СО2 + 4NO + 2H2O. Получение HNO3 В промышленности получают азотную кислоту из аммиака в три стадии. Каталитичесое окисление аммиака: Pt 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O. Самопроизвольное окисление оксида азота (II): 2NО + O2 = 2NO2. Растворение NO2 в воде при наличии избытка кислорода: 4NO2 + 2H2O + О2(изб.)= 4HNO3, В лаборатории азотную кислоту получают действием серной кислоты на нитрат бария: Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HNO 3. Соли азотной кислоты – нитраты. Обладают окислительными свойствами в расплавах: Cr2O3 + 3NaNO3(тв) + 4KOH = 2K 2CrO4 + 3NaNO2 + 2H2O. Нитраты натрия, калия, кальция и аммония называются селитрами. Используются в сельском хозяйстве. Соли азотной кислоты при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов. Нитраты металлов, расположенных левее магния Mg (за исключением лития) при разложении образуют нитриты и кислород: 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2. Нитраты металлов, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов от Mg до Cu, а также Li дают при разложении оксид металла, NO2 и кислород: 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 (t > 170°C). Нитраты металлов, расположенных в данном ряду после Cu образуют металл, NO2 и кислород: 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2 (t > 170 °C). Термическое разложение нитрата аммония может происходить по-разному, в зависимости от температуры. Температура ниже 270 °C: NH4NO3 = N2O + 2H2O. Температура выше 270 °C: 2NH4NO3 = 2N2 + O2 + 4H2O. Все нитраты растворимы в воде. Поэтому качественной реакции на нитрат-ион нет.