Концентрация раствора
Медь может подвергаться одной из двух реакций в сочетании с азотной кислотой, в зависимости от концентрации раствора. Если азотная кислота разбавлена, медь будет окисляться с образованием нитрата меди с оксидом азота в качестве побочного продукта. Если раствор концентрируется, медь будет окисляться с образованием нитрата меди с диоксидом азота в качестве побочного продукта. Как оксид азота, так и диоксид азота токсичны и потенциально токсичны при высоких уровнях; Диоксид азота — это уродливый коричневый газ, который присутствует в дымке смога во многих городах.
Уравнения реакции
Уравнения для двух реакций, которые могут иметь место:
Cu + 4 HNO3 -> Cu (NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O, который производит диоксид азота и
3 Cu + 8 HNO3 -> 3 Cu (NO3) 2 + 2 NO + 4 H2O, в результате чего образуется оксид азота.
С концентрированной кислотой раствор сначала станет зеленым, затем зеленовато-коричневым и, наконец, синим после разбавления водой. Любая реакция является сильно экзотермической и выделяет энергию в форме тепла.
Взаимодействие азотной кислоты со ртутью
Окисление и восстановление
Другой способ понять эту реакцию — разбить ее на две полуреакции: одну для окисления (потеря электронов) и другую для восстановления (выигрыш электронов). Половинные реакции: Cu -> Cu2 + + 2 e-, что означает, что медь теряет два электрона, и 2 e- + 4 HNO3 —> 2 NO3 1- + 2 H2O, что показывает, что два электрона были перенесены к продуктам. Скорость этой реакции зависит от площади поверхности меди; Например, медная проволока будет реагировать быстрее, чем медные слитки.
Другие соображения
Раствор меняет цвет из-за воды. В отличие от твердого вещества меди, ионы меди в растворе могут образовывать тип взаимодействия, называемый координационным комплексом с молекулами воды, и эти комплексы придают раствору синий цвет. Минеральные кислоты, такие как соляная кислота, не окисляют медь так же, как азотная кислота, поскольку они не являются сильными окислителями. Серная кислота, однако, является сильным окислителем. При правильных условиях он будет реагировать с медью с выделением газообразного диоксида серы.
Источник: www.winstein.org
Уравнения реакций гидролиза солей азотной и азотистой кислот
Задача 901.
Какова реакция среды в растворах NaNO3, NH4NO3, NaNO2, NH4NO2? Какие из перечисленных солей взаимодействуют в подкисленном серной кислотой растворе: а) с йодидом калия; б) с перманганатом калия? Написать уравнения протекающих реакций.
Решение:
I Гидролиз солей.
а) NaNO3 – соль сильного основания и сильной кислоты в водных растворах не гидролизуется поэтому реакция среды нейтральная, рН = 7.
б) NH4NO3 – соль сильной кислоты и слабого основания, гидролизуется по катиону, так как ион NH4 + с ионом ОН – с образованием слабого электролита:
Медь и азотная кислота
Образовавшийся избыток ионов Н+ придаёт раствору кислую среду, рН < 7.
в) NaNO2 – соль сильного основания и слабой кислоты, гидролизуется по аниону, так как ионы NO2 – связываются с ионами Н + воды с образованием слабого электролита HNO2:
Образовавшийся избыток ОН – — ионов придаёт раствору щелочную среду, рН > 7.
г) NH4NO2 – соль слабого основания и слабой кислоты, поэтому гидролизуется как по катиону, так и по аниону, потому что ионы NH4 + связываются с ионами ОН – с образованием слабого электролита NH4OH, а ионы NO2 – связываются с ионами Н + с образованием слабого электролита НNO2:
Образовавшиеся в избытке ионы Н + и ОН – связываются с друг с другом с образованием Н2О, что придаёт раствору нейтральную среду, рН = 7. Но фактически гидролиз данной соли протекает не равномерно, наблюдается избыток ионов Н + , рН < 7. Объясняется это тем, что константа диссоциации NH4OH гораздо меньше, чем константа диссоциации НNO2 [KD(NH4OH) = 1,8 . 10 -5 ; КD(НNO2) = 4 . 10 -4 ]. Поэтому гидролиз соли будет с незначительным преимуществом протекать по катиону, т. е. в растворе будет наблюдаться некоторый избыток ионов Н + , что и будет придавать ему слабо-кислую среду, рН 7.
В NaNO3 азот находится в своей высшей степени окисления +5, поэтому NaNO3 как окислитель не будет вступать в реакции окисления-восстановления с окислителем KMNO4, а будет вступать в реакцию с восстановителем KI. В NH4NO3 содержится два атома азота, один находится в своей самой низкой степени окисления -3 (в ионе NH4 + ), а другой в своей высшей степени окисления +5 (NO3 – ). Как восстановитель ион NH4 + в присутствии ионов NO3 – и NO2 – не проявляет свои свойства восстановителя, поэтому NH4NO3 как и NaNO3 не будет вступать в реакции окисления-восстановления с KMNO4, но в реакцию с KI будет вступать в роли окислителя:
В NaNO2 и NH4NO2 атом азота в ионе NO 2 – находится в своей промежуточной степени окисления +3. Поэтому эти соли будут проявлять окислительно-восстановительную двойственность. Под действием КI они восстанавливаются, а под действием KMnO4 окисляются:
2NH4NO2 + 2КI + 2H2SO4 = I2 + 2NO?+ (NH4)2SO4 + K2SO4 + 2H2O.
Химические свойства азотной кислоты
Задача 902. Написать уравнения взаимодействия азотной кислоты с цинком, ртутью, магнием, медью, серой, углем, йодом. От чего зависит состав продуктов восстановления азотной кислоты?
Решение:
Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые в оксиды. Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы, например, железо, свинец, хром, алюминий.
Состав продуктов восстановления металлов зависит от природы восстановителя (металла) и от условий реакции, прежде всего концентрации кислоты. Чем выше концентрация азотной кислоты, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной азотной кислотой чаще всего выделяется NO2.
При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью выделяется NO. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с более активными металлами – цинк, железо – образуется N2O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами — цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония NH4 + , дающего с кислотой нитрат аммония NH4NO3. При действии азотной кислоты на металлы водород не выделяется.
При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае с металлами, восстанавливается до NO2.
Более разбавленная азотная кислота обычно восстанавливается до NO.
Уравнения реакций азотной кислоты с металлами и неметаллами:
Источник: buzani.ru
Азотная кислота реагирует с медью ртутью серебром
ХИМИЯ – это область чудес, в ней скрыто счастье человечества,
величайшие завоевания разума будут сделаны
именно в этой области.(М. ГОРЬКИЙ)
Таблица
Менделеева
Периодическая система химических элементов
Универсальная таблица растворимости
кислот, солей и оснований в воде
Коллекция таблиц к урокам по химии
Информационные и справочноинструктивные
- Главная
- для Ученика
- ЕГЭ: теория
- Для Ученика
- Теория для подготовки к ЕГЭ
Характерные химические свойства кислот
Классификация кислот
Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:
1) Наличие атомов кислорода в кислоте
| Кислородсодержащие | Бескислородные |
| H3PO4,HNO3,HNO2,H2SO4,H3PO4,H2CO3,H2CO3, HClO4 все органические кислоты (HCOOH, CH3COOH и т.д.) | HF, HCl, HBr, HI, H2S |
2) Основность кислоты
Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H + , а также замещаться на атомы металла:
3) Летучесть
Кислоты обладают различной способностью улетучиваться из водных растворов.
4) Растворимость
| Растворимые | Нерастворимые |
| HF, HCl, HBr, HI, H2S, H2SO3, H2SO4, HNO3, HNO2, H3PO4, H2CO3, CH3COOH, HCOOH | H2SiO3, высшие карбоновые кислоты |
5) Устойчивость
| Устойчивые | Неустойчивые |
| H2SO4, H3PO4, HCl, HBr, HF | H2CO3, H2SO3 |
6) Способность к диссоциации
хорошо диссоциирующие (сильные)
7) Окисляющие свойства
(проявляют окислительные свойства за счет катионов водорода H + )
(проявляют окислительные свойства за счет кислотообразующего элемента)
практически все кислоты кроме HNO3 и H2SO4 (конц.)
Химические свойства кислот
1. Способность к диссоциации
Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:
либо в таком виде: HCl = H + + Cl —
либо в таком: HCl → H + + Cl —
По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.
В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать в уравнении вместо знака две стрелки . Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов H + :
Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H3PO4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H2PO4 — , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO4 2- . Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков, вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H + .
Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:
2. Взаимодействие кислот с металлами
Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H2SO4(конц.) и HNO3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:
Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H2SO4 (конц.) и HNO3, то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.
3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами
Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:
4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами
HCl + NaOH H2O + NaCl
5. Взаимодействие кислот с солями
Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:
HCOONa + HCl HCOOH + NaCl
6. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот
Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).
Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4 без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.
В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.
Высокая окислительная способность концентрированной серной и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:
7. Восстановительные свойства бескислородных кислот
Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:
Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.
Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H2S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы:
Источник: kardaeva.ru