Азотистая и азотная кислота в чем разница
Азотистая и азотная кислоты и их соли
Азотистая кислота существует либо в растворе, либо в газовой фазе. Она неустойчива и при нагревании распадается в парах:
Водные растворы этой кислоты при нагревании разлагаются:
Эта реакция обратимая, поэтому, хотя растворение NO2 и сопровождается образованием двух кислот: 2NO2 + Н2O=HNO2+HNO3
практически взаимодействием NO2 с водой получают HNO3:
По кислотным свойствам азотистая кислота лишь немного сильнее уксусной. Соли ее называются нитритами и в отличие от самой кислоты являются устойчивыми. Из растворов ее солей можно добавлением серной кислоты получить раствор HNO2:
На основе данных о ее соединениях предполагают два типа структуры азотистой кислоты:
которым соответствуют нитриты и нитросоединения. Нитриты активных металлов имеют структуру I типа, а малоактивных металлов — II типа. Почти все соли этой кислоты хорошо растворимы, но нитрит серебра труднее всех. Все соли азотистой кислоты ядовиты. Для химической технологии важны KNO2 и NaNO2, которые необходимы для производства органических красителей. Обе соли получают из оксидов азота:
NO+NO2+NaOH=2NaNO2+Н2О или при нагревании их нитратов:
Pb необходим для связывания выделяющегося кислорода.
Из химических свойств HNO2 сильнее выражены окислительные, при этом сама она восстанавливается до NO:
Однако можно привести много примеров таких реакций, где азотистая кислота проявляет восстановительные свойства:
В лабораторных условиях азотную кислоту можно получить действием концентрированной серной кислоты на нитраты:
Получение азотной кислоты в промышленных масштабах осуществляется каталитическим окислением аммиака кислородом воздуха:
1. Вначале смесь аммиака с воздухом пропускают над платиновым катализатором при 800°С. Аммиак окисляется до оксида азота (II):
3. Образующийся оксид азота (IV) растворяется в воде в присутствии избытка О2 с образованием HNO3: 4NO2+2Н2O+O2=4HNO3
Исходные продукты — аммиак и воздух — тщательно очищают от вредных примесей, отравляющих катализатор (сероводород, пыль, масла и т.п.).
В HNO3 валентность азота равна 4, степень окисления +5. Структурную формулу азотной кислоты изображают так:
Оба атома кислорода, связанные только с азотом, равноценны: они находятся на одинаковом расстоянии от атома азота и несут каждый по половинному заряду электрона, т.е. четвертая часть азота разделена поровну между двумя атомами кислорода.
Электронную структуру азотной кислоты можно вывести так:
1. Атом водорода связывается с атомом кислорода ковалентной связью:
2. За счет неспаренного электрона атом кислорода образует ковалентную связь с атомом азота:
3. Два неспаренных электрона атома азота образуют ковалентную связь со вторым атомом кислорода:
4. Третий атом кислорода, возбуждаясь, образует свободную 2р-орбиталь путем спаривания электронов. Взаимодействие неподеленной пары азота со свободной орбиталью третьего атома кислорода приводит к образованию молекулы азотной кислоты:
1. Разбавленная азотная кислота проявляет все свойства кислот. Она относится к сильным кислотам. В водных растворах диссоциирует:
4HNO3=4NO2+2Н2O+O2 Поэтому хранят ее в прохладном и темном месте.
Продукты восстановления при взаимодействии азотной кислоты разной концентрации с металлами разной активности приведены ниже в схеме.
Концентрированная азотная кислота при обычной температуре не взаимодействует с алюминием, хромом, железом. Она переводит их в пассивное состояние. На поверхности образуется пленка оксидов, которая непроницаема для концентрированной кислоты.
3. Азотная кислота не реагирует с Pt, Rh, Ir, Та, Au. Платина и золото растворяются в «царской водке» — смеси 3 объемов концентрированной соляной кислоты и 1 объема концентрированной азотной кислоты:
Действие «царской водки» заключается в том, что азотная кислота окисляет соляную до свободного хлора:
HNO3+HCl=Сl2+2Н2О+NOCl 2NOCl=2NO+Сl2 Выделяющийся хлор соединяется с металлами.
4. Неметаллы окисляются азотной кислотой до соответствующих кислот, а она в зависимости от концентрации восстанавливается до NO или NO2:
5. Она также взаимодействует с органическими соединениями.
Соли азотной кислоты называются нитратами, представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Их получают при действии HNO3 на металлы, их оксиды и гидроксиды. Нитраты калия, натрия, аммония и кальция называются селитрами. Селитры используются главным образом как минеральные азотные удобрения. Кроме того, KNO3 применяют для приготовления черного пороха (смесь 75% KNO3, 15% С и 10% S). Из NH4NO3, порошка алюминия и тринитротолуола изготавливают взрывчатое вещество аммонал.
Соли азотной кислоты при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения солеобразующего металла в ряду стандартных электродных потенциалов:
Разложение при нагревании (термолиз) — важное свойство солей азотной кислоты.
Соли металлов, расположенных в ряду левее Mg, образуют нитриты и кислород, от Mg до Cu — оксид металла, NO2 и кислород, после Си — свободный металл, NO2 и кислород.
Применение
Азотная кислота — важнейший продукт химической промышленности. Большие количества расходуются на приготовление азотных удобрений, взрывчатых веществ, красителей, пластмасс, искусственных волокон и др. материалов. Дымящая
азотная кислота применяется в ракетной технике в качестве окислителя ракетного топлива.
Дата добавления: 2016-01-03 ; просмотров: 15550 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Азотная и азотистая кислоты.
Описание презентации по отдельным слайдам:
Азотная и азотистая кислоты
Азотная кислота Азотная кислота — НNO3, кислородосодержащая, одноосновная, сильная кислота. Твердая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решетками.
Азотная кислота Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с водой азеотропную смесь с концентраций 68.4% и tкип120 °C при 1 атм. Известны два твердых гидрата: моногидрат(HNO3·H2O) и тригидрат (HNO3·3H2O). Плотность азотной кислоты в водных растворах 10% 1,0543 г/мл 20% 1,1150 г/мл 50% 1,3100 г/мл 70% 1,4134 г/мл 90% 1,4826 г/мл
Свойства Большинство металлов реагируют с азотной кислотой с выделением оксидов азота в различных степенях окисления или их смесей, разбавленная азотная кислота при реакции с активными металлами может реагировать с выделением водорода и восстановлением нитрат-иона до аммиака. Некоторые металлы (железо, хром, алюминий), реагирующие с разбавленной азотной кислотой, пассивируются концентрированной азотной кислотой и устойчивы к её воздействию. Смесь азотной и серной кислот носит название «меланж». Азотная кислота широко используется для получения нитросоединений. Смесь трех объемов соляной кислотой и одного объема азотной называется «царской водкой», которая растворяет большинство металлов, в том числе и золото. Ее сильные окислительные способности обусловлены образующимся хлором: 3HCl + HNO3 = NOCl + Cl2 + 2H2O
Исторические сведения Методика получения разбавленной азотной кислоты путём сухой перегонки селитры с квасцами и медным купоросом была, по видимому, впервые описана трактатах Джабира (Гебера в латинизированных переводах) в VIII веке. Этот метод с теми или иными модификациями, наиболее существенной из которых была замена медного купороса железным, применялся в европейской и арабской алхимии вплоть до XVII века. В XVII веке Глаубер предложил метод получения летучих кислот реакцией их солей с концентрированной серной кислотой, в том числе и азотной кислоты из калийной селитры, что позволило ввести в химическую практику концентрированную азотную кислоту и изучить её свойства. Метод Глаубера применялся до начала XX века, причём единственной существенной модификацией его оказалась замена калийной селитры на более дешёвую натриевую (чилийскую) селитру.
Производство азотной кислоты Современный способ её производства основан на каталитическом окислении синтетического аммиака на платинородиевых катализаторах (метод Габера) до смеси оксидов азота (нитрозных газов), с дальнейшим поглощением их водой Концентрация полученной таким методом азотной кислоты колеблется, в зависимости от технологического оформления процесса от 45 до 58 %. Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.
Применение в производстве минеральных удобрений; в военной промышленности; в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
Азотистая кислота Азотистая кислота HNO2 — слабая одноосновная кислота, существует только в разбавленных водных растворах, окрашенных в слабый голубой цвет, и в газовой фазе. Соли азотистой кислоты называются нитритами или азотистокислыми. Нитриты гораздо более устойчивы, чем HNO2, все они токсичны.