§29. Азотная кислота и её соли.

1. Охарактеризуйте физические свойства азотной кислоты и правила безопасного обращения с ней.

Ответ:

Физические свойства азотной кислоты

Чистая азотная кислота – бесцветная жидкость, дымящаяся на воздухе, с едким запахом. Концентрированная азотная кислота обычно окрашена в жёлтый цвет. Этот цвет ей придаёт оксид азота (IV), который образуется вследствие частичного разложения азотной кислоты. Плотность HNO₃ равна 1,52 г/cм³, температура кипения 86°C, а при температуре -41,6°C она затвердевает в виде прозрачной кристаллической массы. Азотная кислота очень гигроскопична. Она растворяется в воде в любых соотношениях и в водном растворе является сильным электролитом.

Правила безопасного обращения с азотной кислотой

Обращаться с концентрированной азотной кислотой необходимо очень осторожно, избегая попадания её паров в дыхательные пути, а её капель - на кожу и одежду. Работают с концентрированной азотной кислотой обязательно в вытяжном шкафу.

2. Охарактеризуйте свойства нитратов как представителей класса солей. Раскройте их с позиции теории электролитов.

Ответ:

Нитраты – твёрдые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Нитраты как вещества с ионной кристаллической решёткой – сильные электролиты, полностью диссоциированные в воде, например:
NaNO₃ ⟶ Na⁺ + NO₃^-
В водных растворах они проявляют общие свойства солей.

Нитраты, подобно азотной кислоте, будучи её производными, проявляют ряд специфических свойств как окислители. При нагревании твёрдые нитраты разлагаются с выделением кислорода:
2NaNO₃   ^t ⟶ 2NaNO₂ + O₂↑

3. Выберите схемы превращений, в которых азот является окислителем.
1) N^-3 ⟶ N⁺²
2) N⁺² ⟶ N⁺⁵
3) N⁺⁴ ⟶ N⁺³
4) N⁰ ⟶ N^-3

Ответ:

3) N⁺⁴ + 1ē ⟶ N⁺³
4) N⁰ + 3ē ⟶ N^-3

4. С какими из перечисленных веществ будет реагировать разбавленная азотная кислота: карбонат кальция, оксид магния, золото, оксид серы (IV), медь, гидроксид натрия? Запишите уравнения возможных реакций.

Ответ:

Разбавленная азотная кислота будет реагировать с: карбонатом кальция, оксидом магния, медью, гидроксидом натрия.

CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

3Cu + 8HNO_3(разб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

5. Напишите уравнения реакций следующих превращений:
HNO₃ ⟶ NH₄NO₃ ⟶ HNO₃ ⟶ O₂
NH₄NO₃ ⟶ NH₃ ⟶ NO ⟶ NO₂ ⟶ HNO₃ ⟶ Ca(NO₃)₂

Ответ:

HNO₃ + NH₃ ⟶ NH₄NO₃

2NH₄NO₃ + H₂SO_4(конц.) ⟶ (NH₄)₂SO₄ + 2HNO₃↑

4HNO₃   ^свет ⟶ 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

NH₄NO₃ + KOH   ^t ⟶ KNO₃ + NH₃↑ + H₂O

4NH₃ + 5O₂   ^t, кат. ⟶ 4NO + 6H₂O

2NO + O₂ ⟶ 2NO₂

2NO₂ + H₂O ⟶ HNO₃ + HNO₂

Ca(OH)₂ + 2HNO₃ ⟶ Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

6. В трёх склянках без этикеток находятся белые кристаллические вещества: нитрат натрия, нитрат аммония и сульфат аммония. Как распознать каждое из веществ? Составьте план распознавания и запишите уравнения реакций.

Ответ:

1) Добавить воды во все пробирки и растворить их содержимое.

2) Добавить во все пробирки раствор нитрата бария, в пробирке, в которой выпадет осадок, находится сульфат аммония:
(NH₄)₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ ⟶ 2NH₄NO₃ + BaSO₄↓

3) Добавить в оставшиеся две пробирки щёлочь и нагреть содержимое, в пробирке, в которой будет чувствоваться запах аммиака, находится нитрат аммония:
NH₄NO₃ + NaOH   ^t ⟶ NaNO₃ + NH₃↑ + H₂O

4) В оставшейся пробирке находится нитрат натрия.

7. Чёрный порох представляет собой смесь нитрата калия, угля и серы. Какие реакции протекают при горении пороха, если продуктами этого процесса являются сульфид калия, углекислый газ и молекулярный азот? Составьте уравнения реакций горения. Какой объём газов выделится при сгорании 169 г чёрного пороха?

Ответ:

 Дано:

`m("пороха") = 169 г`

`V("газов") = ?`

Решение

`2KNO_3 + 3C + S = K_2S + 3CO_2"↑" + N_2"↑"`

Найдём массу чёрного пороха и объём образовавшихся газов, если было взято 2 моль нитрата калия, 3 моль угля и 1 моль серы:

`m_"х.р."("пороха") = 2*101 + 3*12 + 32 = 270 г`

`V_"х.р."("газов") = 22.4*(3+1) = 89.6 л`

Составим пропорцию:

`270 г "пороха — " 89.6 л "газов"`

`169 г "пороха — " x л "газов"`

Найдем объем образовавшихся газов, если было взято 169 г чёрного пороха:

`V("газов") = (89.6*169)/270 = 56.1 л`

Ответ: `V("газов") = 56.1 л`.

8. Как происходит реакция между концентрированной азотной кислотой и серебром? Запишите уравнение реакции и раскройте её суть.

Ответ:

Ag + 2HNO_3(конц.) ⟶ AgNO₃ + NO₂↑ + H₂O

Ag0 - 1ē ⟶ Ag+	|1	восстановитель (окисление)
N+5 + 1ē ⟶ N+4	|1	окислитель (восстановление)