I. Строение молекулы 

HNO₃  - Азотная кислота

Химические формулы

Опытным путём доказано, что в молекуле азотной кислоты между двумя атомами кислорода и атомом азота две химические связи абсолютно одинаковые – полуторные связи. Степень окисления азота +5, а валентность равна IV.

II. Физические свойства

Азотная кислота HNO₃ в чистом виде - бесцветная жид­кость с резким удушливым запахом, неограниченно растворимая в воде; t°пл.= -41°C; t°кип.= 82,6°С, r = 1,52 г/см³. В небольших количествах она образуется при грозовых разрядах и присутствует в дождевой воде.

Под действием света азотная кислота частично разлагается с выделением NО₂ и за cчет этого приобретает светло-бурый цвет:

N₂ + O₂ ^{грозовые эл.разряды}→ 2NO

2NO + O₂ → 2NO₂

4НNО₃ ^свет→ 4NО₂↑(бурый газ) + 2Н₂О + О₂

Азотная кислота высокой концентрации выделяет на воздухе газы, которые в закрытой бутылке обнаруживаются в виде коричневых паров (оксиды азота). Эти газы очень ядовиты, так что нужно остерегаться их вдыхания. Азотная кислота окисляет многие органические вещества. Бумага и ткани разрушаются вследствие окисления образующих эти материалы веществ. Концентрированная азотная кислота вызывает сильные ожоги при длительном контакте и пожелтение кожи на несколько  дней  при  кратком  контакте.  Пожелтение кожи свидетельствует о разрушении белка и выделении серы (качественная реакция на концентрированную азотную кислоту – жёлтое окрашивание из-за выделения элементной серы при действии кислоты на белок – ксантопротеиновая реакция). То есть – это ожог кожи. Чтобы предотвратить ожог, следует работать с концентрированной азотной кислотой в резиновых перчатках.

III. Получение

1. Лабораторный способ 

KNO₃ + H₂SO₄(конц)  → KHSO₄ + HNO₃­ (при нагревании) 

2. Промышленный способ

Осуществляется в три этапа: 

a) Окисление аммиака на платиновом катализаторе до NO 

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O (условия: катализатор – Pt, t = 500˚С) 

б) Окисление кислородом воздуха NO до NO₂ 

2NO + O₂ → 2NO₂ 

в) Поглощение NO₂ водой в присутствии избытка кислорода 

4NO₂ + О₂ + 2H₂O ↔ 4HNO₃

или  3NO₂ + H₂O ↔ 2HNO₃+NO (без избытка кислорода)

Тренажёр: "Получение азотной кислоты"

IV. Химические свойства

Для азотной кислоты характерны свойства: общие с другими кислотами и специфические.

1. Химические свойства общие с другими кислотами

1. Очень сильная кислота.  

Опыт: “Действие индикаторов”                                                                                          

Диссоциирует в водном растворе практически нацело:

 HNO₃ → H⁺ + NO₃^-

Опыт: “Изменение цветов индикаторов в кислотах”

2. Реагирует с основными оксидами

K₂O + 2HNO₃ → 2KNO₃ + H₂O

K₂O + 2H⁺ + 2NO₃^- → 2K⁺ + 2NO₃^- + H₂O

K₂O + 2H⁺ → 2K⁺ + H₂O

3. Реагирует с основаниями

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

H⁺ + NO₃^- + Na⁺ + OH^- → Na⁺ + NO₃^- + H₂O

H⁺ + OH^- → H₂O

4. Реагирует с солями, вытесняет слабые кислоты из их солей

 2HNO₃ + Na₂CO₃ → 2NaNO₃ + H₂O + CO₂­

2H⁺ + 2NO₃^- + 2Na⁺ + СO₃^2- → 2Na⁺ + 2NO₃^- + H₂O + CO₂­

2H⁺ + СO₃^2- → H₂O + CO₂­

 2. Специфические свойства азотной кислоты

 Азотная кислота - сильный окислитель

N⁺⁵ → N⁺⁴→ N⁺²→ N⁺¹→ N^o → N^-3

N⁺⁵ + 8e^-→N^-3 окислитель, восстанавливается.

 1. Разлагается на свету и при нагревании

 4HNO₃  ^t˚C→ 2H₂O + 4NO₂­ + O₂­

 Образуется бурый газ

2. При взаимодействии с металлами никогда не выделяется водород

HNO₃ + Me = соль + H₂O + Х

Таблица. Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами

Опыт: “Взаимодействие меди с азотной кислотой”
Упрощенная схема «Продукты реакции взаимодействия азотной кислоты с металлами»

Царская водка: V(HNO₃) : V(HCl) = 1 : 3 растворяет благородные металлы.

HNO₃ + 4HCl + Au = H[AuCl₄] + NO + 2H₂O

4HNO₃ + 18HCl + 3Pt = 3H₂[PtCl₆] + 4NO + 8H₂O

Тренажёр:  "Взаимодействие азотной кислоты с металлами"

3. Реагирует с неметаллами

Азотная кислота превращается в NO (или в NO₂); неметаллы окисляются до соответствующих кислот:

Видео: "Взаимодействие азотной кислоты с углем"

S⁰ + 6HNO₃(конц) → H₂S⁺⁶O₄ + 6NO₂ + 2H₂O

B⁰ + 3HNO₃ → H₃B⁺³O₃ + 3NO₂

3P⁰ + 5HNO₃ + 2H₂O → 5NO + 3H₃P⁺⁵O₄

HNO₃  (конц.) + неметалл = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO₂ + вода

HNO₃ (разбав.) + неметалл + вода = окисление неметалла до кислоты в высшей степени окисления + NO

• в производстве минеральных удобрений;
• в военной промышленности;
• в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов;
• в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).
• в производстве взрывчатых и отравляющих веществ

V. Тест

№1. Степень окисления атома азота в молекуле азотной кислоты

a. +4   

            b. +3   

            c. +5   

            d. +2

№2. Атом азота в молекуле азотной кислоты имеет валентность равную -

            a. II    

            b. V    

            c. IV   

            d. III

№3. Какими физическими свойствами характеризуют чистую азотную кислоту?

a. без цвета   

            b. не имеет запаха   

            c. имеет резкий раздражающий запах      

            d. дымящая жидкость         

            e. окрашена в жёлтый цвет

№4. Установите соответствие между исходными веществами и продуктами реакции:

№5. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса, покажите переход электронов, укажите процессы окисления (восстановления; окислитель (восстановитель):

NO₂ + О₂ + H₂O ↔ HNO₃

VI. Закрепление

Задание №1.

Осуществите превращения по схеме, назовите вещества, для УХР со * составить ОВ баланс, а для** разбор РИО:

NH₄Cl**→ NH₃* → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NO₂

Задание №2.

Осуществить превращения по схеме (внимательно посмотрите, куда направлены стрелки):

Соль аммония←Аммиак←Нитрид Лития ←Азот → Оксид азота (II)←Азотная кислота

Для ОВР составить е-баланс, для РИО полные, ионные уравнения.

Задание №3.

Напишите уравнения реакций взаимодействия азотной кислоты со следующими веществами в молекулярном и ионном виде:
a) Al₂O₃
б) Ba(OH)₂
в) Na₂S

Задание №4.

Запишите уравнения, составьте электронный баланс, укажите процессы окисления и восстановления, окислитель и восстановитель:
а) Сa + HNO₃ (конц.)
б) Сa + HNO₃ (paзбавл.)

Задание №5.

Осуществите переход по ссылке, изучите информацию на странице и      посмотрите видео , нажмите "посмотреть опыт".
Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения реакций, с помощью которых можно различить азотную, серную и соляную кислоту.

ЦОРы

Анимация: “Химические формулы”

Анимация: ”Промышленный способ получения азотной кислоты” 

Опыт: ”Изменение цвета индикаторов в растворе азотной кислоты”

Опыт: ”Взаимодействие азотной кислоты с железом”

Опыт: ”Взаимодействие азотной кислоты с медью”

Видео: "Взаимодействие азотной кислоты с углем"

Видео - Эксперимент: "Действие азотной кислоты на бумагу и солому"

Видео - Эксперимент: "Взаимодействие меди с азотной кислотой"

Видео - Эксперимент: "Свойства азотной кислоты"

Видео - Эксперимент: "Взаимодействие азотной кислоты с металлами"

Видео - Эксперимент: "Взаимодействие безводной азотной кислоты с белым фосфором"

Видео - Эксперимент: "Взаимодействие безводной азотной кислоты с углем"

Видео - Эксперимент: "Взаимодействие безводной азотной кислоты со скипидаром"

Видео - Эксперимент: "Окислительные свойства азотной кислоты"