Гидроксид натрия с азотной кислотой уравнение реакции

Азотная кислота: получение и химические свойства

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:

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.

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.

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.

Азотная кислота. Примеры задач с объяснениями. Часть 2.

Данный урок является продолжением объяснения решения задач с азотной кислотой.

Задания 30 и 31 из ФИПИ относятся к разряду средней сложности, и при их выполнении необходимо знать принцип решения окислительно- восстановительных реакций и химических свойств основных классов неорганических веществ.

Задача 1:

Для выполнения заданий 30 и 31 используйте следующий перечень веществ:

гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия, сероводород, хлорид бария, азотная кислота.

Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми может протекать окислительно-восстановительная реакция.

В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.

Решение:

Задания такого типа погружают в ужас только с первого взгляда; на самом деле все решается достаточно тривиально, нужно просто вспомнить обычные химические свойства классов веществ.

Итак, сначала смотрим, какие вещества даны в этом задании: щелочь (NaOH), кислая соль (NaHCO₃ ), сероводород (H₂S), средняя соль (BaCl₂) и азотная кислота (HNO₃).

Учитывая, что ты уже знаешь химические свойства азотной кислоты, можем начать с нее; из перечисленных веществ она реагирует с гидроксидом натрия, гидрокарбонатом натрия, сероводородом, а с хлоридом бария реакция не идет, и ты знаешь почему,- продукты этого химического взаимодействия растворимы, значит, этот вариант нам не подходит.

Теперь нужно записать возможные реакции:

Разбор: азотная кислота + гидроксид натрия = нитрат натрия и вода; — это типичная обменная реакция между кислотой и основанием, с получением соли и воды, которая также называется реакцией нейтрализации, здесь процессов окисления и восстановления нет.

Вторая реакция между азотной кислотой и гидрокарбонатом натрия; нужно помнить всегда, что при взаимодействии кислоты и соли должны образоваться либо осадок, либо газ, либо вода, иначе, ничего не выйдет; в нашем случае образуется угольная кислота, которая неустойчива и распадается на углекислый газ и воду, но, и здесь также обменная реакция, которую нельзя отнести к ОВР.

Последняя реакция: азотная кислота + сероводород = серная кислота + оксид азота + вода.

Эту реакцию ты знаешь по уроку «Азотная кислота», где изучали химические свойства HNO₃ при взаимодействии с другими кислотами, в частности, с H₂S (разб.) происходит окисление серы до H₂SO₄ , а также восстановление азота.

Поэтому, нам подходит именно эта реакция, которую и нужно расписать в виде ОВР.

Исходя из уравнения, перед азотом ставим коэффициент 8, перед серой 1:

азот уравнен, сера уравнена, теперь считаем водород : до стрелки 10 моль, после — 4, значит, нужно поставить коэффициент 4 перед H₂O, далее уравниваем кислород — до и после стрелки его по 24 атома, значит, реакция уравнена:

Теперь последний штрих: необходимо записать какой элемент является окислителем, какой восстановителем:

Азот в степени окисления +5 (азотная кислота — HNO₃ ) является окислителем,

Сера в степени окисления -2 (сероводород — H₂S ) является восстановителем.

Задача 2:

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми может протекать реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения только одной из возможных реакций: гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия, сероводород, хлорид бария, азотная кислота.

Решение:

Достаточно редко выпадает такой красивый перечень веществ, где практически все реагируют друг с другом.

В данном задании мы видим одно основание, две соли, две кислоты, — можно составить любую реакцию, например, гидроксид натрия и азотная кислота:

Или взаимодействие NaOH с сероводородом (только если оба разбавленные):

Также вероятна реакция между гидрокарбонатом натрия и азотной кислотой (разб.):

Однако, мы не ищем легких путей, и разберем самую мало очевидную реакцию — между гидрокарбонатом натрия и гидроксидом натрия:

Всегда уравнивай любую реакцию! Будет обидно, если из — за одного недостающего коэффициента тебе снизят балл.

В данном случае уравнивать не нужно, поэтому сразу приступим к написанию полного ионного уравнения (молекулярное уравнение мы уже записали, см. выше):

В продолжение этого задания нужно сократить одинаковые ионы до и после стрелки:

Теперь нужно записать сокращенное ионное уравнение этой реакции (списать то, что осталось):

Окончательный вид этого задания, как ты будешь писать на экзамене:

На этом все, задача решена.

Сегодня мы разбирали два задания из части 2 ФИПИ 2019 года, каждое из которых оценивается в 2 балла; я думаю, эти задачи не сложные, тем более, ты знаешь, по какому принципу их решать.

Гидроксид натрия

Основное получение действием натрия в водой или его оксидов , иногда получают электролизом хлорида натрия . В производстве используется технический гидроксид натрия ( каустическая сода ) получаемая взаимодействием карбоната натрия с гидроксидом кальция , из за примесей считается техническим .

На воздухе во влажной среде окисляется образуя гидроксид натрия :

Все оксидные соединения натрия взаимодействуя с водой дают гидроксиды :

Реакция с пероксидом натрия с водой зависит от температуры , с холодной водой близкой к О образуется гидроксид натрия и пероксид водорода :

А реакция с горячей водой приводит к образованию только кислорода и гидроксида :

При комнатной температуре легко разлагается на кислород и гидроксид натрия :

А если используется катализатор типа оксид марганца получается только кислород и гидроксид натрия :

Применяют в химической промышленности для нейтрализации , остатков кислот , для изготовления минеральных удобрений ( нитрат натрия и т.д ) , большое количество используется для производства мыла и других органических веществ на его основе . Большое значение имеет при осушении газов ( водород , кислород ) , в производстве целлюлозы из древесины , в производстве искусственного шёлка , приготовлении красителей и т.д.

Реакция с кислотами дают соответствующие соли например с соляной кислотой :

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Реакция с серной кислотой даёт сульфат натрия :

С концентрированной серной кислотой на холоду дает гидросульфат натрия :

С азотной кислотой получается нитрат натрия :

В зависимости от концентрации как гидроксида натрия так и от фосфорной кислоты получаются разные вещества :

С галогенами в зависимости от концентрации и температуры также образуются разные вещества :

2NaOH ( кон. , хол ) + E₂ = NaEO + NaE + H₂O где Е ( хлор , бром , йод )

6NaOH ( кон. , гор. ) + E₂ = NaEO₃ + 5NaE + 3H₂O

Со фтором реагирует иначе в результате образуется фторид натрия и выделяется кислород , в данной реакции фтор выступает :

Цианистый водород реагирует с гидроксидом натрия с образованием цианистого натрия , который в свою очередь может быть использован для извлечения золота из его пород ( цианирование )

NaOH( кон ) + HCN = NaCN + H2O

Реакция при ( 600 ) с щелочными металлами приводит к образованию оксида натрия и свободного водорода :

Реакции гидроксида натрия

4NaOH + 3Ca = ЗСаО + Na2O + 2Na + 2H2 (600° С).

2(NaOH·H2O) + 2Al = 2NaAlO2 + 3H2 (400-500° С),

2NaOH(конц.) + 6Н2О(гор.) + 2Аl = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

2NaOH(конц.) + 2H2O + Zn = Na2[Zn(OH)4] + H2↑

NaOH(paзб.) + EO2 = NaHEO3 (Е = С, S), Где Е ( C углерод и S сера )

2NaOH(конц.) + EO2 = Na2EO3 + H2O.

4NaOH(конц.) + SiO2 → Na4SiO4 + 2H2O,

2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O (900—1000°С).

4NaOH + 6NO = 4NaNO2 + N2 + 2H2O (300—400°С).

2NaOH(xoл.) + NO + NO2 = 2NaNO2 + H2O,

4NaOH(гop.) + 4NO2 + O2 = 4NaNO3 + 2H2O.

2NaOH + Al2O3 = 2NaAlO2 + H2O (900—1100°С),

NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2H2O (1000°С).

2NaOH(конц., гор.) + 3H2O + Al2O3 = 2Na[Al(OH)4],

NaOH(конц.) + Al(OH)3 = Na[Al(OH)4].

2NaOH(60%-й) + H2O + ZnO = Na2[Zn(OH)4] (90°С),

2NaOH(конц.) + Zn(OH)2 = Na2[Zn(OH)4] (комн.).

NaOH(конц.) + NH4Cl(конц.) = NaCl + NH3↑ + H2O (кип.).

2NaOH(paзб.) + FeI2 = 2NaI + Fe(OH)2↓ (в атмосфере азота N2),

2NaOH(paзб.) + 2AgNO3 = Ag2O↓ + H2O + 2NaNO3.

3NaOH(paзб.) + AlCl3 = Al(OH)3↓ + 3NaCl,

4NaOH(конц.) + AlCl3 = Na[Al(OH)4] + 3NaCl.

2NaOH(paзб.) + ZnCl2 = Zn(OH)2↓ + 2NaCl,

4NaOH(конц.) + ZnCl2 = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl.

2NaOH(paзб., хол.) + Zn + 2SO2 = Na2S2O4 + Zn(OH)2↓.

2NaOH + 2H2O + ЗН2О2(конц.) = Na2O2·2H2O2·4H2O↓ (0°С),

Na2O2·2H2O2·4H2O = Na2O2 + 2H2O2 + 4H2O (комн., над конц. H2SO4).

Статья на тему гидроксид натрия

Похожие страницы:

Понравилась статья поделись ей

Leave a Comment

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.