Составитель: И. Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово Кислородные соединения азота. - презентация

1 Составитель: И. Н. Пиялкина, учитель химии МБОУ СОШ 37 города Белово Кислородные соединения азота

2 Оксиды азота Азот образует шесть кислородных соединений. степени окисления +1 N 2 O +2 NO +3 N 2 O 3 +4 NO 2, N 2 O 4 +5 N 2 O 5

3 N 2 O N 2 O Получение: NH 4 NO 2 = N 2 O +2H 2 O Химические свойства: 1. разложение при нагревании 2N 2 +1 O = 2N 2 0 +O 2 2. с водородом N 2 +1 O +H 2 = N 2 0 +H 2 O несолеобразующий +1

4 NO +2 Получение: 1. В природе: N 2 + O 2 = 2NO 2. В промышленности: 4NH 3 + 5O 2 = 4NO +6H 2 O Химические свойства: 1. легко окисляется:2N +2 O + O 2 = 2N +4 O 2 2. окислитель: 2N +2 O + 2SO 2 = 2SO 3 +N 2 0 несолеобразующий

5 N2O3N2O3N2O3N2O3 +3 Химические свойства: NO 2 + NO N 2 O 3 Получение: ВСЕ свойства кислотных оксидов. кислотный оксид

6 NO Получение: 1. 2NO + O 2 = 2NO 2 2. Cu + 4HNO 3(к) = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Химические свойства: 1. с водой 2NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 2. с щелочами 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 O 3. димеризация 2NO 2 N 2 O 4 Токсичен, бурый, ядовитый газ 4NO 2 + 2H 2 O + О 2 = 4HNO 3

7 N2O5N2O5N2O5N2O Получение: 1. 2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O HNO 3 + P 2 O 5 = 2HPO 3 + N 2 O 5 Химические свойства: 1. легко разлагается 2N 2 O 5 = 4NO 2 + O 2 2. сильный окислитель кислотный оксид

8 N2O5N2O5N2O5N2O Получение: 1. 2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O HNO 3 + P 2 O 5 = 2HPO 3 + N 2 O 5 Химические свойства: 1. легко разлагается 2N 2 O 5 = 4NO 2 + O 2 2. сильный окислитель кислотный оксид

9 Азотная кислота 1. Состав. Строение. Физические свойства 2. Классификация 3. Получение азотной кислоты 4. Химические свойства 5. Применение Тест Соли азотной кислоты

10 HNO 3 Состав. Строение. Свойства. HON O O степень окисления азота валентность азота +5 IV химическая связь ковалентная полярная Азотная кислота – бесцветная гигроскопичная жидкость, c резким запахом, «дымит» на воздухе, неограниченно растворимая в воде. t кип. = 83ºC.. При хранении на свету разлагается на оксид азота (IV), кислород и воду, приобретая желтоватый цвет: 4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O Азотная кислота ядовита.

11

12 При разложении азотной кислоты выделяется кислород, поэтому скипидар вспыхивает.

13 Азотная кислота (HNO 3 ) Классификация наличию кислорода: основности: растворимости в воде: летучести: степени электролитической диссоциации: кислородсодержащая одноосновная растворимая летучая сильная Азотная кислота по:

14 Получение азотной кислоты в промышленности NH 3 NO NO 2 HNO 3 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O 2NO+O 2 = 2NO 2 4NO 2 + 2H 2 O + O 2 = 4HNO 3 1. Контактное окисление аммиака до оксида азота (II): 2. Окисление оксида азота (II) в оксид азота (IV): 3. Адсорбция (поглощение) оксида азота (IV) водой при избытке кислорода

15 В лаборатории азотную кислоту получают действием концентрированной серной кислоты на нитраты при слабом нагревании. Составьте уравнение реакции получения азотной кислоты. NaNO 3 + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3

16 Химические свойства азотной кислоты 1. Типичные свойства кислот 2. Взаимодействие азотной кислоты с металлами 3. Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами

17 Химические свойства азотной кислоты Азотная кислота проявляет все типичные свойства кислот. Перечислите свойства характерные для кислот. Кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами, с основаниями, амфотерными гидроксидами, с солями. Составьте уравнения реакций азотной кислоты: с оксидом меди (II), оксидом алюминия; c гидроксидом натрия, гидроксидом цинка; c карбонатом аммония, силикатом натрия. Рассмотрите реакции с т. зр. ТЭД. Дайте названия полученным веществам. Определите тип реакции. 3

18 2HNO 3 + CuO = Cu(NO 3 ) 2 + H 2 O 1 2H + + 2NO 3 – + CuO = Cu NO 3 – + H 2 O 2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O 6HNO 3 + Al 2 O 3 = 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O 6H + + 6NO 3 – + Al 2 O 3 = 2Al NO 3 – + 3H 2 O 6H + + Al 2 O 3 = 2Al H 2 O HNO 3 + NaOH = NaNO 3 + H 2 O H + + NO 3 – + Na + + OH – = Na + + NO 3 – + H 2 O H + + OH – = H 2 O 2 2HNO 3 + Zn(OH) 2 = Zn(NO 3 ) 2 + 2H 2 O 2H + + 2NO 3 – + Zn(OH) 2 = Zn 2+ +2NO 3 – + 2H 2 O 2H + + Zn(OH) 2 = Zn H 2 O

19 3 2HNO 3 + (NH 4 ) 2 CO 3 = 2NH 4 NO 3 + CO 2 + H 2 O 2H + + 2NO 3 – + 2NH CO 2 2– = 2NH NO 3 – + CO 2 + H 2 O 2H + + CO 2 2– = CO 2 + H 2 O 2HNO 3 + Na 2 SiO 3 = H 2 SiO 3 + 2NaNO 3 2H + + 2NO 3 – + 2Na + + SiO 3 2– = H 2 SiO 3 + 2Na + + 2NO 3 – 2H + + SiO 3 2– = H 2 SiO 3 Активные кислоты вытесняют слабые летучие или нерастворимые кислоты из растворов солей.

20 Взаимодействие азотной кислоты с металлами Как реагируют металлы с растворами кислот? Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из кислот. Металлы, стоящие после водорода из кислот его не вытесняют, т.е. не взаимодействуют с кислотами, не растворяются в них. Особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами: 1. Ни один металл никогда не выделяет из азотной кислоты водород. Выделяются разнообразные соединения азота: N +4 O 2, N +2 O, N 2 +1 O, N 2 0, N –3 H 3 (NH 4 NO 3 ) 2. С азотной кислотой реагируют металлы, стоящие до и после водорода в ряду активности. 3. Азотная кислота не взаимодействует с Au, Pt 4. Концентрированная азотная кислота пассивирует металлы: Al, Fe, Be, Cr, Ni, Pb и другие (за счет образования плотной оксидной пленки). При нагревании и при разбавлении азотной кислоты данные металлы в ней растворяются. опыт N –3 H 4 + N20N20 N 2 +1 ON +2 ON +4 O 2 концентрация кислоты активность металлов

21 HNO 3 разбавленная концентрированная щелочные и щелочноземельные, Fe, S, Р тяжелые металлы NH 4 NO 3, NH 3, N 2, NO щелочные и щелочноземельные тяжелые металлы N2ON2O NO 2 Fe Cr Al Au Pt пассивирует не взаимодействует N2ON2O

22 Окислительные свойства азотной кислоты

23 Разбавленная азотная кислота. Концентрированная азотная кислота. Ag + 2HNO 3 = AgNO 3 + NO 2 + H 2 O 3Ag + 4HNO 3 = 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O 4Zn + 10HNO 3 (очень разб.) = 4Zn(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O

24 Составьте уравнение реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с ртутью. Рассмотрите реакцию с т. зр. ОВР. 4HN +5 O 3 + Hg 0 = Hg +2 (NO 3 ) 2 + 2N +4 O 2 + 2H 2 O N e N Hg 0 – 2e Hg HNO 3 (за счет N +5 ) – окислитель, процесс восстановления; Hg 0 – восстановитель, процесс окисления.

25 Допишите схемы реакций: Рассмотрите превращения в свете ОВР 1) HNO 3(конц.) + Cu Cu(NO 3 ) 2 + … + H 2 O 2) HNO 3(разб.) + Cu Cu(NO 3 ) 2 + … + H 2 O 1) HN +5 O 3(конц.) + Cu 0 = Cu +2 (NO 3 ) 2 + N +4 O 2 + H 2 O22 N e N Cu 0 – 2e Cu ) HN +5 O 3(разб.) + Cu 0 = Cu +2 (NO 3 ) 2 + N +2 O + H 2 O33428 N e N Cu 0 – 2e Cu восстановление окисление восстановитель окислитель 4 восстановление окисление окислитель восстановитель

26 Распознавание растворов соляной, азотной и серной кислот

27 Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами Окисляет неметаллы до соответствующих кислот. Концентрированная (более 60%) азотная кислота восстанавливается до NO 2, а если концентрация кислоты (15 – 20%), то до NO. HNO 3 + С СO 2 + H 2 O + NO 2 N e N С 0 – 4e С HNO 3 + P H 3 PO 4 + NO 2 + H 2 O N e N P 0 – 5e P HNO 3 + P + H 2 O H 3 PO 4 + NO N e N P 0 – 5e P Азотная кислота как сильный окислитель Расставьте в схемах коэффициенты методом электронного баланса. HNO 3 (за счет N +5 ) – окислитель, пр. восстановления C – восстановитель, процесс окисления HNO 3 (за счет N +5 ) – окислитель, пр. восстановления P – восстановитель, процесс окисления HNO 3 (за счет N +5 ) – окислитель, пр. восстановления P – восстановитель, процесс окисления опыт

28 Применение азотной кислоты Производство азотных и комплексных удобрений. Производство взрывчатых веществ Производство красителей Производство лекарств Производство пленок, нитролаков, нитроэмалей Производство искусственных волокон 7 Как компонент нитрующей смеси, для траления металлов в металлургии

29 Соли азотной кислоты Как называются соли азотной кислоты? нитраты Нитраты K, Na, NH 4 + называют селитрами Составьте формулы перечисленных солей. KNO 3 NaNO 3 NH 4 NO 3 Нитраты – белые кристаллические вещества. Сильные электролиты, в растворах полностью диссоциируют на ионы. Вступают в реакции обмена. Каким способом можно определить нитрат-ион в растворе? К соли (содержащей нитрат-ион) добавляют серную кислоту и медь. Смесь слегка подогревают. Выделение бурого газа (NO 2 ) указывает на наличие нитрат-иона.

30 Нитраты – соли азотной кислоты, получают при действии кислоты на металлы, их оксиды и гидроксиды. Селитры – соли азотной кислоты и щелочных металлов. NaNO 3 – натриевая (чилийская) селитра KNO 3 – калийная селитра NH 4 NO 3 – аммиачная селитра Ca(NO 3 ) 2 – кальциевая селитра Свойства: ВСЕ растворимы в воде.

31 Нитрат калия (калиевая селитра) Бесцветные кристаллы Значительно менее гигроскопична по сравнению с натриевой, поэтому широко применяется в пиротехнике как окислитель. При нагревании выше 334,5ºС плавится, выше этой температуры разлагается с выделением кислорода. Применяется как удобрение; в стекольной, металлообрабатывающей промышленности; для получения взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнических смесей. Нитрат натрия

32 Кристаллическое вещество белого цвета. Температура плавления 169,6 °C, при нагреве выше этой температуры начинается постепенное разложение вещества, а при температуре 210°С происходит полное разложение. Нитрат аммония

33 При нагревании нитраты разлагаются тем полнее, чем правее в электрохимическом ряду напряжений стоит металл, образующий соль. Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Co Sn Pb Cu Ag Hg Au нитрит + О 2 оксид металла + NO 2 + O 2 Ме + NO 2 + O 2 Составьте уравнения реакций разложения нитрата натрия, нитрата свинца, нитрата серебра. 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 2Pb(NO 3 ) 2 = 2PbO + 4NO 2 + O 2 2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2

34 1. Степень окисления азота в азотной кислоте равна: А) +5; Б) +4; В) -3. А 2. При взаимодействии с какими веществами азотная кислота проявляет особые свойства, отличающие её от других кислот: А) основными оксидами; Б) металлами; В) основаниями. Б 3. В окислительно-восстановительной реакции азотная кислота может участвовать в качестве: А) окислителя; Б) восстановителя; В) окислителя и восстановителя. А 4. Какое из данных соединений азота называют чилийской селитрой: А) нитрат калия; Б) нитрат кальция; В) нитрат натрия; В 5. Запишите уравнение взаимодействия меди с концентрированной азотной кислотой. Коэффициент перед формулой кислоты равен: А) 2; Б) 4; В) 1. Б 6. Какое из перечисленных веществ не реагирует с разбавленной азотной кислотой: А) медь; Б) гидроксид натрия; В) бромид натрия. В 7. Азотную кислоту получают в три стадии, окисляя атом азота по следующей схеме: А) N –3 N +2 N +4 N +5 Б) N –3 N 0 N +4 N +5 В) N 0 N +2 N +4 N +5 А

35 Задачи: 1. Рассчитайте массу аммиака, который требуется для получения 200 кг азотной кислоты с массовой долей HNO3 60%. При расчёте учтите, что массовая доля выхода конечного продукта при синтезе составляет 80%. 2. При нагревании нитрата натрия образовался кислород объемом 280 мл (нормальные условия). Какая масса соли подверглась разложению. 3. Рассчитайте массу гидроксида кальция(II), который можно нейтрализовать с помощью 630 г раствора азотной кислоты, в которой массовая доля HNO 3 равна 20% 4. При пропускании избытка аммиака через раствор массой 600 г с массовой долей азотной кислоты 42% получили нитрат аммония массой 300 г. Определите массовую долю выхода нитрата аммония. 5. На смесь меди и оксида меди (II) массой 75 г подействовали избытком HNO 3 (концентрированная). При этом образовался газ объемом 26,88 л (нормальные условия). Определите массовую долю оксида меди(II) в исходной смеси. 6. Аммиак объемом 7,84 л (нормальные условия) подвергли каталитическому окислению и дальнейшему превращению в азотную кислоту. В результате получили раствор массой 200 г. Считая выход HNO 3 равным 40%, определите массовую долю её в полученном растворе.