Не является окислительно восстановительной реакция уравнение которой 4hno3

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.

Азотная кислота
Концентрированная			Разбавленная
с Fe, Al, Cr	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с щелочными и щелочноземельными металлами	с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al)	с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe
пассивация при низкой Т	образуется NO2	образуется N2O	образуется NO	образуется N2

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.

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Окислительные свойства азотной кислоты.

ОВР в статье специально выделены цветом . Обратите на них особое внимание. Эти уравнения могут попасться в ЕГЭ.

автор статьи — Саид Лутфуллин

Азотная кислота – в любом виде (и разбавленная, и концентрированная) является сильным окислителем.

Причем, разбавленная восстанавливается глубже, чем концентрированная.

Окислительные свойства обеспечиваются азотом в высшей степени окисления +5

Какая валентность у азота в этом соединении? Вопрос очень хитрый, многие отвечают на него корректно. У азота в азотной кислоте валентность IV .

Атом азота не может образовать больше ковалентных связей, посмотрите на электронную диаграмму:

Три связи с каждым атомом кислорода, и четвертая как бы распределяется, образуется полуторная связь. Таким образом, валентность азота IV, а степень окисления +5

Первое самое интересное свойство: взаимодействие с металлами.

Водород при взаимодействии с металлами никогда не выделяется

Схема реакции азотной кислоты (и разбавленной, и концентрированной) с металлами:

HNO ₃ + Ме → нитрат + H ₂ O + продукт восстановленного азота

1. Алюминий, железо и хром с концентрированной азотной кислотой в нормальных условиях не реагируют, из-за пассивации. Нужно нагреть.

2. С платиной и золотом концентрированная азотная кислота не реагирует вообще.

Чтобы понять до чего вообще может восстанавливаться азот, посмотрим на диаграмму его степеней окисления:

Азот +5 – окислитель, будет восстанавливаться, то есть понижать степень окисления.

Все возможные продукты восстановления азотной на диаграмме обведены красным.

(Не все конечно, такие реакции вообще что угодно дать могут, но в ЕГЭ образуются только эти).

Определить какой именно продукт будет образовываться можно чисто логически:

• до таких низких степеней окисления как -3 или +1, с образованием продуктов NH ₄ NO ₃ или N ₂ O соответственно, азот восстанавливают только достаточно сильные, активные металлы: щелочные — 1-я группа главная подгруппа, щелочноземельные, а так же Al и Zn . Как ранее уже было сказано, разбавленная кислота восстанавливается глубже, поэтому при взаимодействии активных металлов с конц. азотной кислотой образуется N ₂ O , а при взаимодействии с разб. азотной кислотой NH ₄ NO ₃.

Остальные металлы восстанавливают азотную кислоту до +2 или +4, с образованием продуктов соответственно: NO или O ₂.

Разбавленная кислота восстанавливается глубже

• при взаимодействии с ней металлов, не отличающихся особой активностью, будет образовываться NO . Ну а с конц. азотной NO ₂:

(обратите внимание, что железо окисляется до высшей степени окисления)

Если тяжело сразу понять всю логичность выбора, вот таблица:

А зотная кислота окисляет неметаллы до высших оксидов.

Так как неметаллы – не такие сильные восстановители, как активные металлы, азот может восстановиться только до +4, образовав NO ₂ или NO соответственно.

При окислении неметаллов концентрированной азотной кислотой образуется бурый газ ( NO ₂), а если кислота разбавленная, то образуется NO . Схемы реакций следующие:

неметалл + HNO ₃(разб.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO

неметалл + HNO ₃(конц.) → соединение неметалла в высшей степени окисления + NO ₂

(угольная кислота не образуется, так как она не стабильна)

• концентрированная азотная кислота окисляет сероводород. Окисление идет глубже при нагревании:

• концентрированная азотная кислота окисляет сульфиды до сульфатов:

• азотная кислота настолько сурова, что может окислить даже ГАЛОГЕН. Только один – иод. Разбавленная восстанавливается глубже: до +2, концентрированная до +4. А вот иод окисляется не до высшей степени окисления +7 (слишком круто), а до +5, образуя иодноватую кислоту HIO ₃:

• концентрированная азотная кислота реагирует с хлоридами и фторидами. Только следует понимать, что с фторидами и хлоридами протекает обычная реакция ионного обмена с вытеснением галогеноводорода и образованием нитрата:

• А вот с бромидами и иодидами (и с бромоводородами, и с иодоводородами) протекает ОВР. В обоих случаях образуется свободный галоген, а азот восстанавливается до NO ₂:

Образовавшийся иод окисляется дальше до иодноватой кислоты, поэтому реакцию можно записать сразу:

То же самое происходит при взаимодействии с иодо- и бромоводородами:

Реакции с золотом, магнием, медью и серебром

А-1. Схема строения иона углерода со степенью окисления –4
1) +14 ) ) )
2 8 4
2) +6 ) )
2 4
3) +6 ) )
2 8
4) +14 ) ) )
2 8 8

А-2. Положительную степень окисления кислород проявляет в соединении
1) N2O 2) СO 3) OF2 4) Al2O3

А-3. В ряду SiO2-P2O5-SO3 — Cl2O7 с увеличением относительной молекулярной массы оксидов
1) усиливаются основные свойства веществ
2) усиливаются кислотные свойства веществ
3) усиливаются амфотерные свойства веществ
4) свойства веществ практически не изменяются

А-4. Сера не вступает в химическую реакцию
1) с водородом 3) с металлами 2) с кислородом 4) с водой

А-5. Соединения азота с металлами называют
1) нитратами 3) нитридами
2) нитритами 4) азотистыми металлами

А-6. В результате полного сгорания метана образуются
1) углекислый газ и водород 3) углекислый газ и вода
2) углерод (сажа) и вода 4) угарный газ и вода

А-7. Сокращённому ионному уравнению
PO43- + 3Ag+ = Ag3PO4
соответствует химическая реакция
1) между фосфатом натрия и хлоридом серебра
2) между фосфатом натрия и нитратом серебра
3) между фосфатом натрия и оксидом серебра
4) между фосфатом натрия и серебром

А-8. Из приведённых уравнений химических реакций реакцией обмена является
1) (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O
2) H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3) Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
4) 4P + 5O2 = 2P2O5

В-1. Установите соответствие между исходными и полученными веществами в уравнениях химических реакций, ха-

рактеризующих свойства аммиака.
1) NH3 + H2O= A. N2 + H2O
2) NH3 + H2SO4= Б. NO2 + H2O
3) NH3 + O2(недостаток)= В. NH4HSO4 + H2O
4) NH3+O2(избыток) = Г. NO + H2O
Д. NH4OH

B2. Установите соответствие между ионом и способом его обнаружения в растворах.
1) I– А. при добавлении щёлочи образуется газ с характерным запахом
2) SO42- Б. при добавлении нитрата серебра образуется жёлтый творожистый осадок, не растворимый в азотной кислоте
3) NO3– В. при нагревании с медью и концентрированной
серной кислотой образуется голубой раствор и выделяется бурый газ
4) NH4+ Г. при добавлении нитрата бария выпадает мелкокристаллический осадок, нерастворимый в азотной кислоте

В-3. Установите соответствие между схемой перехода электронов в химической реакции и примером, иллюстрирующим её.

1) S0 = S-2 A. SO2 + H2S=S + H2O
2) S–2 = S+4 Б. S + O2=SO2
3) S+4 = S0 В. S + H2= H2S
4) S+4 = S+6 Г. H2S + O2=SO2 + H2O
Д. H2S + O2 = SO2 + H2O
Е. SO2 + O2 = SO3

В-4. Сероводород проявляет свойства восстановителя в химических реакциях
1) H2S + O2=S + H2O
2) H2S + NaOH=Na2S + H2O
3) H2S + SO2=S + H2O
4) H2S + Pb(NO3)2=PbS + HNO3
5) H2S + O2=SO2 + H2O
Ответ:

В-5. Напишите полные и сокращённые ионные уравнения химических реакций в тех случаях, где возможно взаимодействие между следующими парами веществ:
1) SiO2 + O2=
2) (NH4)2CO3 + HNO3=
3) SiO2 + H2O =
4) Ca(OH)2 + CO2 =
5) 5) SiO2 + HCl =
Ответ:

С-1. Какая из приведённых схем показывает, что азот может быть восстановителем? Ответ поясните соответствующими уравнениями химических реакций.
1) N+5 +e = N+4 _____________

2) N0 – 2e = N+2 _____________

С-2. В приведённой схеме напишите над стрелками формулы веществ, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.
KMnO4=Cl2=Zn=AlI3
Рассмотрите одно из уравнений в свете представлений об окислительно-восстановительных реакциях.