Азотная кислота, нитраты, нитриты

НитритыАзотная кислота HNO3 — бесцветная жидкость, неограниченно растворимая в воде. На воздухе, подобно соляной кислоте, «дымит».

Химические свойства азотной кислоты

HNO3 — это очень сильная одноосновная кислота. Кислотные свойства обусловлены образованием катионов H+ при диссоциации кислоты:

HNO3? H+ + NO3

2HNO3 + CuO = Cu(NO3)2 + H2O

2H+ + CuO = Cu2+ + H2O

HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O

H+ + OH = H2O

HNO3 — неустойчивая кислота. При хранении на свету частично разлагается:

4HNO3 4NO2 + 2H2O + O2

За счет образующегося NO2 часто окрашена в бурый цвет.

Азотная кислота — очень сильный окислитель, она окисляет большинство металлов, многие неметаллы и сложные вещества. Ее окислительная активность связана с ее неустойчивостью. Состав продуктов восстановления HNO3 зависит от концентрации кислоты, природы восстановителя и температуры:

Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O

3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO? + 4H2O

8Al + 30HNO3(очень разб.) = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O

Концентрированная HNO3 не взаимодействует при обычных условиях с Fe, Al и Cr, которые она пассивирует за счет образования оксидной пленки, однако при cильном нагревании HNO3 растворяет и эти металлы.

Концентрированная азотная кислота не растворяет золото и платину, но смесь, состоящая из одного объема концентрированной HNO3 и трех объемов концентрированной соляной кислоты (царская водка), переводит золото и платину в растворимое состояние.

Концентрированная HNO3 окисляет большинство неметаллов до их высших гидроксидов или оксидов:

S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2? + 2H2O

P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2? + H2O

C + 4HNO3 = CO2? + 4NO2? + 2H2O

Качественной реакцией на NO3 является выделение бурого газа NO2 при подкислении раствора и его взаимодействии с металлической медью:

NaNO3 + H2SO4 = HNO3 + NaHSO4

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2? + 2H2O

Разложение нитратов

Все нитраты при нагревании разлагаются. Состав продуктов разложения зависит от металла, входящего в состав соли. Однако следует заметить, что при разложении любого нитрата выделяется кислород. Исключение — нитрат аммония:

NH4NO3 N2O + 2H2O

1. Нитраты щелочных и щелочноземельных металлов при нагревании разлагаются на нитриты и кислород, например:

2NaNO3 2NaNO2 + О2?.

2. Большинство нитратов менее активных металлов (стоящих в ряду активности от Mg до Cu включительно) разлагаются на оксид металла, NO2 и кислород:

2Ca(NO3)2 2СаО + 4NO2? + О2?

2Zn(NO3)2 2ZnO + 4NO2? + О2?

4Fe(NO3)2 2Fe2O3 + 8NO2? + O2?

3. Нитраты наименее активных металлов разлагаются на свободный металл, NO2 и кислород:

Hg(NO3)2 Hg + 2NO2? + О2?

2AgNO3 2Ag + 2NO2? + O2?

Получение азотной кислоты

В лаборатории безводную азотную кислоту получают действием концентрированной серной кислоты на твердые нитраты при нагревании. При этом образуются пары HNO3:

NaNO3(тв.) + H2SO4(конц.) HNO3 + NaHSO4

Промышленное производство азотной кислоты

Сырьем для получения азотной кислоты является аммиак.

Первая стадия производства — каталитическое окисление аммиака и получение оксида азота (II):

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O + Q

Аммиак с смеси с воздухом окисляется на платинородиевых сетках при 800°С в контактном аппарате.

Вторая стадия — окисление оксида азота (II) до оксида азота (IV), которое протекает при комнатной температуре:

2NO + O2 2NO2 + Q

Третья стадия — поглощение оксида азота (IV) водой в присутствии кислорода:

4NO2 +O2 + 2H2O 4HNO3

Азотная кислота применяется в производстве минеральных удобрений, взрывчатых веществ, в органическом синтезе, для травления и растворения металлов в металлургии.

Азотистая кислота, нитриты

Азотистая кислота HNO2 — слабая неустойчивая одноосновная кислота, существующая только в разбавленных растворах. Уже при комнатной температуре быстро разлагается:

3HNO2 = HNO3 + 2NO? + H2O

Азотистая кислота и ее соли — нитриты — проявляют окислительные свойства:

2HNO2 + 2HI = I2 + 2NO + 3H2O

При взаимодействии с окислителями они могут проявлять восстановительные свойства:

HNO2 + H2O2 = HNO3 + H2O