Азотистая кислота способы получения

Окислительно-восстановительная двойственность HNО₂.

Наряду с общими свойствами слабых кислот, HNО₂ проявляет также окислительно-восстановительную активность. Наиболее характерны для нее окислительные свойства, причем восстанавливается она в большинстве случаев до NO; например:

С другой стороны, действием сильных окислителей HNО₂ может быть окислена до HNО₃:

Использование HNО₂ в органическом синтезе.

При взаимодействии HNО₂ с первичными ароматическими аминами в кислой среде образуются диазониевые соли (реакции диазотирования

С ароматическими аминами и фенолами диазониевые соли вступают в реакцию азосочетания, в результате которой образуются азокрасители (производные азобензола C₆H₅-N=N-C₆H₅):

При взаимодействии HNО₂ с алифатическими первичными аминами образующиеся диазониевые соли настолько нестабильны, что мгновенно разлагаются с образованием спиртов и выделением азота:

Соли азотистой кислоты — нитриты Me(NО₂)_n

В отличие от самой азотистой кислоты, ее соли — нитриты — устойчивы. Представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде (труднее других — AgNО₂). Наибольшее практическое значение имеют нитриты щелочных металлов — NaNО₂ и KNО₂. Нитриты токсичны.

Способы получения.

1) Пропускание эквимолярной смеси оксидов азота (II) и (IV) в раствор щелочи:

2) Обменные реакции между NaNО₂ и солями металлов:

3) Разложение нитратов щелочных и щелочноземельных Me:

Химические свойства.

1) Как и HNО₂, нитриты обладают окислительно-восстановительной двойственностью:

2) Нитрит аммония разлагается при нагревании: NH₄NО₂ = N₂↑ + 2Н₂O

Источник

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.

Источник

Азотистая кислота: получение и свойства

Азотистая кислота HNO₂ — слабая, одноосновная, химически неустойчивая кислота.

Получение азотистой кислоты

Азотистую кислоту легко получить вытеснением из нитритов более сильной кислотой.

Например , соляная кислота вытесняет азотистую кислоту из нитрита серебра:

AgNO₂ + HCl → HNO₂ + AgCl

Химические свойства

1. Азотистая кислота HNO ₂ существует только в разбавленных растворах, при нагревании она разлагается :

без нагревания азотистая кислота также разлагается :

2. Азотистая кислота взаимодействует с сильными основаниями .

Например , с гидроксидом натрия:

3. За счет азота в степени окисления +3 азотистая кислота проявляет слабые окислительные свойства . Окислительные свойства HNO₂ проявляет только при взаимодействии с сильными восстановителями.

Например , HNO₂ окисляет иодоводород:

2HNO₂ + 2HI → 2NO + I₂ + 2H₂O

Азотистая кислота также окисляет иодиды в кислой среде:

Азотистая кислота окисляет соединения железа (II):

4. За счет азота в степени окисления +3 азотистая кислота проявляет сильные восстановительные свойства . Под действием окислителей азотистая кислота переходит в азотную.

Например , хлор окисляет азотистую кислоту до азотной кислоты:

Кислород и пероксид водорода также окисляют азотистую кислоту:

Соединения марганца (VII) окисляют HNO₂:

Источник

Азотистая кислота

Характеристики и физические свойства азотистой кислоты

Она имеет две таутомерные формы: NO(OH) и N(H)O₂(преобладает при комнатной температуре в растворе). Концентрированные растворы – голубые, разбавленные растворы – бесцветные. В форме NO(OH) проявляет слабые кислотные свойства, в форме N(H)O₂ кислотой не является.

Рис. 1. Строение молекулы азотистой кислоты.

Таблица 1. Физические свойства азотистой кислоты.

Молярная масса, г/моль

Плотность, г/см 3

Температура плавления, o С

Температура кипения, o С

Растворимость в воде, г/100мл

Получение азотистой кислоты

При действии разбавленной серной кислоты на раствор какого-нибудь нитрита происходит образование свободной азотистой кислоты:

Химические свойства азотистой кислоты

Азотистая кислота в водном растворе диссоциирует на ионы. Её соли носят название нитриты.

Азотистая кислота нейтрализуется щелочами (1), гидратом аммиака (2):

Реагирует с атомным водородом (3), кислородом (4), пероксидом водорода (5, 6):

Проявляет окислительно-восстановительные свойства (7 — 10):

Применение азотистой кислоты

Азотистая кислота нашла применение в органическом синтезе, в частности, для получения ароматических аминов и солей диазония.

Примеры решения задач

Задание	Термодинамическая константа кислотности азотистой кислоты равна 6,2×10 -4 . Рассчитайте реальную константу в растворе с ионной силой 0,01.
Решение	В таблицах находим значения коэффициентов активности ионов H + и NO2 — при ионной силе 0,01:

Коэффициент активности молекул азотной кислоты равен единице.

K = 6,2×10 -4 / (0,89) 2 = 7,8×10 -4 .

Ответ Реальная константа кислотности азотистой кислоты равна 7,8×10 -4 .

Задание	Вычислите рН и рОН раствора азотистой кислоты, если концентрация ионов водорода H + в растворе равна 10 -7 М. Укажите реакцию среды.
Решение	Известно, что водородный показатель вычисляется по формуле

Найдем рН раствора азотистой кислоты:

pH = -lg(10 -7 ) = 7,00.

Для расчета показателя основности раствора используют следующую формулу:

pOH = 14 – 7,00 = 7,00.

Среда раствора – нейтральная.

Ответ pH = 7,00; рОН = 7,00; среда – нейтральная.

Копирование материалов с сайта возможно только с разрешения
администрации портала и при наличие активной ссылки на источник.

Источник

Понравился сайт? Расскажи друзьям!