Азотная кислота и нитраты

•Что вы ожидаете увидеть при действии кислоты на цинк?

•Что вы можете сказать об окислительных свойствах нитрат-ионов в кислой средее?

Азотная кислота — сильная кислота, поэтому она реагирует с основаниями, оснóвными оксидами и карбонатами (с последними — с выделе-

нием углекислого газа CO2). Однако как она реагирует с металлами? Если в одну пробирку поместить немного меди, в другую — цинка и

в обе пробирки налить немного азотной кислоты, то вместо бесцветного водорода будет выделяться бурый газ. Причём азотная кислота реагирует даже с медью (рис. 67), которая находится в ряду активностей левее водорода. С чем это связано?

Дело в том, что азотная кислота реагирует с металлами очень необычно. Окислителем в ней выступает нитрат-ион NO3–, а не ион H+, как в других кислотах. Поэтому азотная кислота способна реагировать даже с малоактивными металлами вплоть до серебра.

При реакциях азотной кислоты с металлами образуются нитраты метал-

лов и оксиды азота. Водород при реакции азотной кислоты с металла- ми почти никогда не выделяется.

Если концентрированная азотная кислота реагирует с малоактивным металлом, то она восстанавливается в основном до NO2:

Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

295

Рис. 68. Использование азотной кислоты

ка») может растворить даже золото и платину. Это происходит за счёт образования прочных хлоридных комплексов:

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

Азотная кислота способна окислить и другие соединения, восстанавливаясь до NO2 или NO.

Использование азотной кислоты в производстве различных веществ показано на рис. 68.

Какие продукты образуются при кипячении серы в концентрированной азотной кислоте?

Соли азотной кислоты — нитраты — растворимы, поэтому качественных ионообменных реакций на них нет. Они содержат азот в степени окисления +5, а значит, могут быть только окислителями. Однако в растворе они практически не проявляют окислительных свойств.

Зато при нагревании твёрдых нитратов их окислительные свойства проявляются в полной мере. Нитраты щелочных металлов разлагаются при температурах выше 700 °С. Хотя во многих учебниках утверждается, что

при этом образуются нитриты, ряд работ подвергает это сомнению. Зато смеси нитратов с горючими веществами бурно горят.

Нитраты менее активных металлов разлагаются до оксида металла, NO2 и O2:

t

2Pb(NO3)2 = 2PbO + 2NO2- +O2-

296

Рис. 69. Капля «пробирной кислоты» на металлах. Слева — сталь, справа — серебро

Нитраты серебра и ещё менее активных металлов разлагаются до металла, NO2 и O2:

t

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2

Как связаны продукты разложения нитратов металлов с устойчивостью оксидов этих металлов?

При помощи азотной кислоты можно отличить благородные металлы от остальных. Чтобы проверить, есть ли в металле золото, нужно провести металлом черту на белой шершавой керамике и капнуть на эту черту азотной кислотой. Если черта не исчезнет (не растворится) — изделие сделано из золота, если растворится — из другого металла. Аналогично ведёт себя платина, которая отличается от золота белым (серебристым) цветом.

Чтобы отличить серебро используют «пробирную кислоту» — насыщенный раствор K2Cr2O7 в HNO3. Каплю «пробирной кислоты» наносят тонкой стеклянной палочкой на изделие в незаметном месте. На серебряном изделии капля станет похожа на томатный сок (рис. 69) за счёт образования нерастворимого дихромата серебра:

2Ag+ + Cr2O7 = Ag2Cr2O7

На других металлах капля будет прозрачной.

1.Назовите металлы, которые: а) пассивируются азотной кислотой; б) не реагируют с азотной кислотой из-за малой активности.

2.Что наблюдается при реакции концентрированной азотной кислоты с металлами?

297

3.Чем азотная кислота отличается от других сильных кислот?

4.При нагревании каких нитратов наблюдается выделение бурого газа?

5.Приведите пример нитрата, при нагревании которого образуется металл.

6.Напишите уравнения реакций концентрированной азотной кислоты: а) со свинцом; б) с ртутью; в) с серой при нагревании; г) с карбонатом кальция; в) с гидроксидом кальция.

7.Напишите уравнение реакции нитрата калия с магнием при нагревании. Каковы внешние признаки этой реакции?

8.Какая минимальная масса 65%-ной азотной кислоты нужна, чтобы полностью растворить 10 г меди? (Считать, что кислота восстанавливается до NO2.)

9.Как изменится ответ в предыдущей задаче, если считать, что азотная кислота восстанавливается до NO?

10.Какая масса твёрдого продукта останется после прокаливания 10 г нитрата свинца?

Язнаю особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами.

Яумею составлять соответствующие уравнения реакций.

298