2.3. Распознавание анионов, не осаждаемых катионами бария и серебра

В нашем списке таких анионов только два: нитрат NO₃^– и нитрит NO₂^–. Они сильно отличаются по окислительно-восстановительным свойствам. В нитрате степень окисления азота высшая, и он поэтому может быть только окислителем, но связь N-O в нитрате довольно прочная, поэтому в водном растворе его окислительная активность слабо заметна. В нитрите степень окисления азота промежуточная, поэтому она может и понижаться, и повышаться. А поскольку связь N-O там слабее, чем в нитрате, это не только восстановитель, но и более активный окислитель, чем нитрат. Различить нитрит и нитрат можно любым из двух приведённых ниже способов: эти реакции возможны с нитритом, но не с нитратом.

а) Смешайте разбавленные растворы KMnO₄ и H₂SO₄, разлейте по 1 мл смеси в две пробирки и добавляйте в одну раствор нитрита, в другую – раствор нитрата. Нитрит окисляется и восстанавливает перманганат до почти бесцветного Mn²⁺:

5NO₂^– + 2MnO₄^– + H⁺ → 5NO₃^– + 2Mn²⁺ + H₂O.

б) К растворам нитрата и нитрита в отдельных пробирках добавьте раствор серной кислоты H₂SO₄: 3NO₂^– + 2H⁺ → NO₃^– + H₂O + 2NO↑. Это реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления). Азот из неустойчивой степени окисления 3+ переходит в две более устойчивые: 5+ и 2+. Выделяющийся газ бесцветен, но при контакте с воздухом окисляется и буреет: 2NO + O₂ → 2NO₂.

При таком ходе анализа нитрат определяется методом исключения – если других анионов не найдено. Но можно доказать его присутствие и прямым методом. Медь стоит в ряду напряжений после водорода и в обычных кислотах не растворяется. Исключение составляет азотная кислота (т.е. ионы нитрата в кислой среде), которая окисляет медь в результате восстановления нитрата:

3Cu + 8H⁺ + 2NO₃^– → 3Cu²⁺ + 2NO↑ + 4H₂O. К раствору нитрата добавьте несколько капель концентрированной серной кислоты, положите кусочек меди и подождите (можно слегка подогреть для ускорения процесса). Признаки наличия нитрата: появление характерной окраски гидратированных катионов меди и выделение NO.