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.
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
1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в водном растворе.
2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Еще пример : азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:
3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов).
4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:
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:
| 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).
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.
Еще пример : азотная кислота окисляет иодоводород:
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.
Аммиак: получение и свойства
Аммиак
Строение молекулы и физические свойства
В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:
Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :
Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.
Способы получения аммиака
В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.
Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.
Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.
Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.
В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.
Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.
Химические свойства аммиака
1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.
2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:
Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.
В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 + HCl → NH4Cl
Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.
4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.
Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 + 2Al → 2AlN + 3H2
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2 + 3H2O
Азотная кислота
Азотная кислота является одной из самых сильных минеральных кислот, в концентрированном виде выделяет пары желтого цвета с резким запахом. За исключением золота и платины растворяет все металлы.
Применяют азотную кислоту для получения красителей, удобрений, органических нитропродуктов, серной и фосфорной кислот. В результате ожога азотной кислотой образуется сухой струп желто-зеленого цвета.
В промышленности азотную кислоту получают в результате окисления аммиака на платино-родиевых катализаторах.
Чистая азотная кислота впервые была получена действием на селитру концентрированной серной кислоты:
Является одноосновной сильной кислотой, вступает в реакции с основными оксидами, основаниями. С солями реагирует при условии выпадения осадка, выделения газа или образования слабого электролита.
При нагревании азотная кислота распадается. На свету (hv) также происходит подобная реакция, поэтому азотную кислоту следует хранить в темном месте.
Для малоактивных металлов (стоящих в ряду напряжений после водорода) реакция с концентрированной азотной кислотой происходит с образованием нитрата и преимущественно NO2.
С разбавленной азотной кислотой газообразным продуктом преимущественно является NO.
В реакциях с металлами, стоящими левее водорода в ряду напряжений, возможны самые разные газообразные (и не газообразные) продукты: бурый газ NO2, NO, N2O, атмосферный газ N2, NH4NO3.
Помните о закономерности: чем более разбавлена кислота и активен металл, тем сильнее восстанавливается азот. Ниже представлены реакции цинка с азотной кислотой в различных концентрациях.
Посмотрите на таблицу ниже, в которой также отражены изученные нами закономерности.
Концентрированная холодная азотная кислота пассивирует хром, железо, алюминий, никель, свинец и бериллий. Это происходит за счет оксидной пленки, которой покрыты данные металлы.
Al + HNO3(конц.) ⇸ (реакция не идет)
При нагревании или амальгамировании (покрытие ртутью) перечисленных металлов реакция с азотной кислотой идет, так как оксидная пленка на поверхности металлов разрушается.
Получают нитраты в ходе реакции азотной кислоты с металлами, их оксидами и основаниями.
В реакциях с оксидами и основаниями газообразный продукт обычно не выделяется.
Нитрат аммония получают реакция аммиака с азотной кислотой.
Как и для всех солей, из нитратов можно вытеснить металл другим более активным. Соли реагируют с основаниями и кислотами, если в результате реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).
Нитраты разлагаются в зависимости от активности металла, входящего в их состав.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Проверочная работа для 8 класса
Проверочные работы для 8 класса
1. Строение атома. Химические формулы.
2. Химическая связь. Классификация неорганических веществ.
3. Химические реакции.
4. Электролитическая диссоциация.
5. Химические свойства основных классов неорганических веществ.
Контрольная работа № 1. «Строение атома. Химические формулы».
1. Дайте характеристику элемента с атомным номером 6 по его положению в периодической системе.
Контрольная работа № 1. «Строение атома. Химические формулы».
1. Дайте характеристику элемента с атомным номером 15 по его положению в периодической системе.
Контрольная работа № 1. «Строение атома. Химические формулы».
1. Дайте характеристику элемента с атомным номером 13 по его положению в периодической системе.
Контрольная работа № 1. «Строение атома. Химические формулы».
1. Дайте характеристику элемента с атомным номером 16 по его положению в периодической системе.
Д.з. Относительная молекулярная масса вещества МеО равна 56. Массовая доля металла в нем 71,4 %. Какова химическая формула этого вещества?
К. р. № 2. Хим. связь. Классификация веществ. 1 вариант.
2. Составьте молекулярные формулы следующих веществ: а) гидроксида натрия
б) фосфорной кислоты в) сульфата калия г) оксида серы ( VI )
3. Определите виды химической связи, составьте электронные формулы соединений:
а) PCl 3 б) Br 2 в) хлорида кальция
5. Определите, какое число молекул содержится в 10 г карбоната кальция СаСО3.
К. р. № 2. Хим. связь. Классификация веществ. 2 вариант.
2. Составьте молекулярные формулы следующих веществ: а) оксида алюминия
б) гидроксида железа ( II ) в) азотной кислоты г) сульфида натрия
3. Определите виды химической связи, составьте электронные формулы соединений:
а) Cl 2 б) SBr 2 в) оксида натрия
К. р. № 2. Хим. связь. Классификация веществ. 3 вариант.
2. Составьте молекулярные формулы следующих веществ: а) серной кислоты
б) оксида кальция в) гидроксида алюминия г) хлорида меди ( II )
3. Определите виды химической связи, составьте электронные формулы соединений:
а) BF 3 б) N 2 в) иодида магния
. К. р. № 2. Хим. связь. Классификация веществ. 4 вариант.
2. Составьте молекулярные формулы следующих веществ: а) угольной кислоты
б) нитрата железа ( III ) в) оксида фосфора ( V ) г) гидроксида кальция
3. Определите виды химической связи, составьте электронные формулы соединений:
а) S 2 б) CCl 4 в) оксида лития
5. Определите массу порции вещества, содержащую 9∙10 23 молекул сульфита натрия
Контрольная работа № 3 «Химические реакции».
1. К каким явлениям относится процесс замерзания воды, почему?
2. Расставьте коэффициенты, укажите тип реакции:
3. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты
Контрольная работа № 3 «Химические реакции».
1. К каким явлениям относится процесс скисания молока, почему?
2. Расставьте коэффициенты, укажите тип реакции:
3. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты:
4. Рассчитайте массу и количество вещества цинка, вступившего в реакцию с 48 г кислорода.
Контрольная работа № 3 «Химические реакции».
1. К каким явлениям относится процесс ржавления железа, почему?
2. Расставьте коэффициенты, укажите тип реакции:
3. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты:
4. Вычислите число молекул серы, которая вступает в реакцию с алюминием, если образуется 0,5 моль сульфида алюминия.
Контрольная работа № 3 «Химические реакции».
1. К каким явлениям относится процесс горения серы, почему?
2. Расставьте коэффициенты, укажите тип реакции:
3. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты:
4. Рассчитайте массу и количество вещества серы, которое вступит в реакцию с 6,5 г
цинка, если образуется сульфид цинка.
Контрольная работа № 4 «Электролитическая диссоциация».
1. К сильным электролитам относится:
2. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций:
а) H 3 PO 4 + NaOH → б) хлорид меди( II ) + сульфид натрия→
3. Составьте молекулярное уравнение, которому соответствует сокращенное уравнение:
4. Вычислите массу соли и воды, необходимую для приготовления 400г 2% раствора нитрата натрия.
Контрольная работа № 4 «Электролитическая диссоциация».
1. К сильным электролитам относится:
2. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций:
а) MgO + HCl → б) нитрат цинка + гидроксид калия →
3. Составьте молекулярное уравнение, которому соответствует сокращенное уравнение:
4. Вычислите массу соли и воды, необходимую для приготовления 700г 10% раствора карбоната натрия.
Контрольная работа № 4 «Электролитическая диссоциация».
1. К сильным электролитам относится:
а) BaS б) Al С l 3 в) H 2 S г) Fe ( OH )2
2. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций:
а) AlCl 3 + LiOH → б) сульфид калия + серная кислота →
3. Составьте молекулярное уравнение, которому соответствует сокращенное уравнение:
4. В 429г воды растворили 8г сульфата меди. Вычислите массовую долю соли в приготовленном растворе.
Контрольная работа № 4 «Электролитическая диссоциация».
1. К сильным электролитам относится:
2. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций:
а) BaCO 3 + HCl → б) соляная кислота + гидроксид бария →
3. Составьте молекулярное уравнение, которому соответствует сокращенное уравнение:
4. В 480г воды растворили 20г сульфата натрия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Введение. Строение атома. Периодическая система. 1 вариант
1. Химическим веществом, а не физическим телом является
1) стакан 2) медь 3) льдинка 4) проволока
2. Наименьшая химически неделимая электронейтральная частица вещества – это
1) молекула 2) электрон 3) нейтрон 4) атом
3. Относительная атомная масса алюминия 1) 27 2) 13 3) 1,47 4) 14
4. Какая запись обозначает 2 атома хлора 1) Cl 2 2) 2 Cl 2 3) 2 Cl 4) Cl 2 O 7
5.Элемент 4 периода 3-А группы – это 1) Sc 2) Si 3) Ti 4) Ga
6. 20 протонов находится в ядре атома 1) Ca 2) Ne 3) K 4) Mg
7. К сложным веществам относится 1) O 3 2) BaO 3) Ba 4) Cl 2
8. Общее число атомов в молекуле CuSO 4 1) 3 2) 4 3) 5 4) 6
9. Относительная молекулярная масса K 2 CO 3 1) 68 2) 138 3) 67 4) 106
10. Верны ли следующие суждения: А. Индекс показывает число атомов данного элемента в одной молекуле. Б. Коэффициент показывает число химических элементов в веществе.
1) верно только А 2) верно только Б 3) верны и А и Б 4) оба неверны
Введение. Строение атома. Периодическая система. 2 вариант
1. Химическим веществом, а не физическим телом является
1) труба 2) капля 3) сода 4) кусок сахара
2. Наименьшая частица вещества, сохраняющая его свойства и состоящая из атомов – это 1) молекула 2) электрон 3) протон 4) атом
3. Относительная атомная масса кремния 1) 1,74 2) 14 3) 28 4) 15
4. Какая запись обозначает 2 молекулы хлора 1) Cl 2 2) 2 Cl 2 3) 2 Cl 4) Cl 2 O 7
5.Элемент 4 периода 3-В группы – это 1) Sc 2) Si 3) Ti 4) Ga
6. 12 протонов находится в ядре атома 1) C 2) Ne 3) K 4) Mg
7. К простым веществам относится 1) Cl 2 O 3 2) BaO 3) BaCl 2 4) Cl 2
8. Общее число элементов в молекуле CuSO 4 1) 3 2) 4 3) 5 4) 6
9. Относительная молекулярная масса NaNO 3 1) 42 2) 85 3) 67 4) 53
10. Верны ли следующие суждения: А. Индекс показывает число элементов в одной молекуле. Б. Коэффициент показывает число отдельных атомов или молекул.
1) верно только А 2) верно только Б 3) верны и А и Б 4) оба неверны
1. Из приведенных явлений к физическому относится
1) скисание молока 1) плавление олова
2) ржавление железа 2) горение серы
3) испарение спирта 3) гниение дерева
4) обесцвечивание раствора 4) образование накипи
2. Реакция замещения – это
3. Коэффициент перед формулой воды в уравнении
равен 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
4. Сумма коэффициентов в уравнении
равна 1) 3 2) 4 3) 5 4) 7
5. Установите соответствие между схемой уравнения и веществом, которое
необходимо вставить c учетом коэффициентов.
СХЕМА ВЕЩЕСТВО СХЕМА ВЕЩЕСТВО
А) 2 Ca + … → 2 CaO 1) O 2 А) С a + 2 HCl → CaCl 2 + … 1) O 2
Б) 2 HgO → 2 Hg + … 2) H 2 Б) 4 Na + … → 2 Na 2 O 2) H 2
В) Mg + … → MgBr 2 + H 2 3) Br 2 В) 2 K + … → 2 KH 3) Br 2
Г) 2 ZnS + … → 2 ZnO + 2 SO 2 4) 2 HBr Г) 2 KCl + … → 2 KBr + Cl 2 4) 2 HBr
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:
С тех пор как существует преподавание, существует и контроль уровня усвоения учебного материала. Объективная оценка учебных достижений может достигаться различными путями. Одной из форм проверки знаний учащихся является тестирование. Оно позволяет быстро, объективно и независимо, в том числе от взаимных отношений учителя и ученика, оценить уровень знаний по определенным темам, выявить ошибки и ликвидировать пробелы. Но при этом было бы серьезной ошибкой отказаться от традиционных методов контроля. В сборнике представлены материалы для проведения тематического и итогового контроля знаний учащихся по основным разделам школьного курса химии в 8 классе в соответствии с Обязательным минимумом содержания образования по химии. Материалы сборника помогут учителю повысить эффективность проведения урока благодаря использованию элементов тестирования. Учащиеся могут использовать тесты при подготовке к итоговой аттестации по химии в 9 и 11 классе, так как задания (с выбором ответа, с кратким ответом и с развернутым ответом) аналогичны тем, которые использовались в демонстрационных вариантах аттестационных работ. Но прежде чем приступить к работе с тестом, необходимо помнить, что только планомерное, вдумчивое и добросовестное изучение темы позволит надеяться вам на хорошие результаты, как при выполнении проверочных работ, так и при подготовке к ЕГЭ.
