Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 10 клас>> Хімія: Нітратна кислота і нітрати, їх поширення в природі

НІТРАТНА КИСЛОТА І НІТРАТИ, ЇХ ПОШИРЕННЯ В ПРИРОДІ

Фізичні властивості. Безводна нітратна кислота HN0₃ — безбарвна летка рідина, з різким запахом, на повітрі «димить», дуже добре розчиняється у воді, змішуючись з нею у будь-яких співвідношеннях.

Ортофосфатна кислота Н₃РО₄, яку звичайно називають просто фосфатною — тверда, безбарвна, кристалічна речовина, нелегка, також добре розчиняється у воді і змішується з нею у будь-яких співвідношеннях.

Хімічні  властивості і дисоціація  на йони. Нітратна   кислота — сильний електроліт, у водному розчині практично повністю дисоціює на йони:

HN0₃ ⇔ Н⁺ + N0₃^- фосфатна кислота Н₃Р0₄ — електроліт середньої сили. У водному розчині вона дисоціює ступінчасто:
Н₃Р0₄ ⇔ Н⁺ + Н₂Р0₄   дигідрофосфат-іон
Н₂Р0₄ ⇔ Н⁺ + НРО^2-₄  гідрофосфат-іон
НРО^2-₄ ⇔ Н⁺ + Р0^3-₄   фосфат-іон

Сумарне йонне рівняння дисоціації фосфатної кислоти:
Н₃Р0₄ ⇔ ЗН⁺ + РО^3-₄

Дисоціація відбувається переважно за першим ступенем, за другим — менше, за третім — ще менше.

•   Які кислі солі може утворювати фосфатна кислота з магнієм? Напишіть формули таких солей і назвіть їх. Чому нітратна кислота не утворює кислих солей?

2.  Взаємодія з основними оксидами й основами. У даному разі нітратна і фосфатна кислоти виявляють властивості, типові для кислот.

•   Напишіть рівняння реакцій нітратної і фосфатної кислот з оксидами натрію і барію та гідроксидами калію і кальцію.

3.  Взаємодія з солями. Нітратна й фосфатна кислоти вступають у реакцію з обмеженою кількістю солей. Це пояснюється тим, що нітратна кислота сильна, але летка, а фосфатна кислота середньої сили, але нелетка. Взаємодія нітратної та фосфатної кислот з солями відбувається за умови, що береться сіль слабкішої або леткішої кислоти:

СаС0₃ + 2HN0₃ = Ca(N0₃)₂ + C0₂↑  + H₂0
3Na₂S0₃ + 2H₃P0₄ = 2Na₃P0₄ + 3S0₂↑ + 3H₂0

4.  Термічний розклад. Нітратна кислота під час нагрівання (і під впливом світла) розкладається з виділенням бурого газу N0₂, через що у процесі зберігання поступово жовтіє:

4HN0₃ = 2Н₂0 + 4N0₂↑ + 0₂↑

Під час нагрівання фосфатної кислоти з неї виділяється вода і утворюється дифосфатна кислота:
2Н₃Р0₄ = Н₂0 + Н₄Р₂0₇

5.  Взаємодія з металами. Нітратна кислота реагує з металами інакше, ніж інші кислоти. Це пояснюється тим, що нітратна кислота — сильний окисник. Вона окиснює майже всі метали (за винятком золота, платини та деяких інших) перетворюючи їх на солі — нітрати. При цьому водень не виділяється, бо відновлюється нітроген, а не гідроген. Нітроген відновлюється тим повніше, чим активніший метал і чим розбавленіша кислота. Отже, продукти відновлення нітратної кислоти можуть бути різні. Проте концентрована кислота відновлюється, як правило, до N0₂ в разі взаємодії з важкими металами.

Якщо на дно колби опустити обрізки мідного дроту i долити до них концентрованої нітратної кислоти (у витяжній шафі), то одразу ж почне виділятися бурий газ N0₂, a розчин забарвиться у синій колір:

  _{0        +5             +2                  +4}
Cu + 4HN0₃ - Cu(N0₃)₂ + 2N0₂↑ + 2H₂0
_КОНЦ.

  _{0                     +2}   
Cu-2e  →   Cu    1
_{+5                   +4}   
N + le  →   N      2

                                      ₊₅ 
У даному разі нітроген N відновлюється до ступеня окиснення +4, а мідь окиснюється. Отже, мідь — відновник, a HN0₃ — окисник.

У процесі взаємодії концентрованої нітратної кислоти з активними металами (лужними та лужноземельними) утворюється оксид нітрогену (I) N₂O, наприклад:

    _{0          +5               +2                         +1}
4Ca+10HNO₃ = 4Ca(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O
конц.

    _{0                          +2} 
Ca - 2e      →   Ca      2    4
  _{+5                          +1}
2N + 8e     →   2N      8     1

Якщо ж узяти  розбавлену нітратну кислоту, то під час взаємодії з міддю замість оксиду нітрогену (IV)  NO₂ виділяється оксид нітрогену (II) NO:

Cu + HN0₃  →  Cu(N0₃)₂ + NO↑ + H₂0
(розб.)

У наведеній схемі реакції розставте коефіцієнти на підставі електронного балансу. Зазначте окисник і відновник.

Завдяки яскраво вираженим окисним властивостям нітратна кислота, діючи на деякі метали (алюміній, хром, залізо), пасивує їх. Це особливо характерно для концентрованої HN0₃. Під її впливом на поверхні металів утворюється дуже щільна захисна оксидна плівка, стійка проти дії кислоти.

Нітратна кислота настільки сильний окисник, що вона може окиснювати різні органічні речовини і матеріали. Так, під час дії концентрованої нітратної кислоти спалахують солома, папір, тирса, скипидар. Вона руйнує вовну, роз'їдає шкіру, забарвлює її у жовтий колір і спричинює на ній виразки, що не можуть довго загоїтися. Тому з нітратною кислотою треба поводитися дуже обережно.

Солі нітратної кислоти називають нітратами. Нітрати можна добути внаслідок дії нітратної кислоти на метали, основні оксиди, основи, аміак і деякі солі, наприклад:

Cu + 4HN0₃ = Cu(N0₃)₂ + 2N0₂↑ + 2Н₂0
CaO + 2HN0₃ = Ca(N0₃)₂ + H₂0
Mg(OH)₂ + 2HN0₃ = Mg(N0₃)₂ + 2H₂0
NH₃ + HN0₃ = NH₄N0₃
Na₂C0₃ + 2HN0₃ = 2NaN0₃ + C0₂↑+ H₂0

Нітрати утворюються також і під час взаємодії оксиду нпрогену(V) з лугами, бо N₂0₅ — кислотний оксид:

N₂0₅ + 2КОН = 2KN0₃ + Н₂0

Усі нітрати — тверді кристалічні речовини, добре розчинні у воді, токсичні (отруйні).

Характерною хімічною властивістю нітратів є їхня здатність розкладатися під час нагрівання з виділенням кисню та інших продуктів. Продукти розкладання залежать від природи металу, який входить до складу солі, від його місця у витискувальному ряді металів:

                  ліворуч від Mg           Me(N0₂)_n  + 0₂

                                 _Mg—Cu

Me(N0₃)_n     ---------------------------►   Me₂0_n + N0₂ + 0₂    

                          
                   праворуч від Cu        Me + NO₂ + O₂

тобто солі таких металів, які у витискувальному ряді стоять ліворуч від магнію Mg, під час розкладання утворюють нітрити і кисень; від Mg до Cu — оксид металу, бурий газ N0₂ і кисень, а праворуч від міді Cu — вільний метал, бурий газ N0₂ і кисень 0₂.

• Напишіть рівняння реакцій розкладання під час нагрівання нітратів калію, купруму, меркурію й аргентуму.

Нітроген — один з хімічних елементів, необхідних для росту і життєдіяльності рослин. Як правило, вміст його в ґрунті невеликий, і рослинам не вистачає Нітрогену. Доводиться вносити його у ґрунт у вигляді азотних добрив.

Речовини, які містять Нітроген і вносяться у ґрунт для підвищення врожайності, називаються азотними добривами.

Речовини, які містять Нітроген і вносяться у ґрунт для підвищення врожайності, називаються азотними добривами.

Азотні добрива поділяються на дві групи:

1)  мінеральні добрива — селітри¹ KN0₃, NaN0₃, NH₄N0₃, Ca(N0₃)₂; солі амонію (NH₄)₂S0₄; рідкий аміак NH₃, аміачна вода NH₃ • Н₂0 та ін.;
2)  органічні добрива — гній, компост², послід та зелені добрива (люпин, сочевиця, горох, конюшина, серадела). Крім Нітрогену, вони містять інші елементи, необхідні для живлення рослин.

Селітра (від лат. sal — сіль і nitrum — луг) — загальна назва нітратів калію, натрію, амонію, кальцію.

Компост (англ., фр. compost, від лат. compositus — складений) — місцеве органічне добриво, що його одержують з різних органічних решток внаслідок їхнього біологічного розкладання.

Наука про живлення рослин і застосування добрив з метою підвищення врожайності сільськогосподарських культур та поліпшення якості врожаю називається агрохімією.

Велику роль у становленні агрохімії відіграли французький вчений Ж. Буссенго, який дослідив кругообіг речовин у землеробстві та роль Нітрогену в живленні рослин, та німецький хімік Ю. Лібіх, який обґрунтував теорію виснаження ґрунтів (1840 р.) через винесення поживних речовин рослинами і показав необхідність повернення цих речовин у ґрунт у вигляді мінеральних добрив.

БУССЕНГО ЖАН БАТІСТ
(1802—1887)
Французький учений, один із засновників агрохімії, член Паризької АН  (з  1839). Досліджував живлення рослин. Першим почав вивчати кругообіг речовин (у землеробстві). Довів, що всі рослини (крім бобових) беруть Нітроген з ґрунту, а бобові самі здатні нагромаджувати його. Довів, що вміст Карбону в урожаї не пов'язаний з вмістом його в гної і що джерелом Карбону для зелених рослин є вуглекислий газ повітря. Вивчав газообмін у рослин і тварин, вплив нітратів та фосфатів на розвиток рослин.

ЛІБІХ ЮСТУС
(1803—1873)
Видатний німецький хімік, президент Баварської АН (з 1860), один із засновників агрохімії. Розробив теорію мінерального живлення рослин, що сприяло розвитку виробництва мінеральних добрив і впровадженню, їх у землеробство. Вважав принципово можливим синтез будь-яких агрохімічних сполук. Поряд з цим припускав існування «життєвої сили». Відкрив ізомерію (1823). Автор хімічної теорії бродіння і гниття, один із творців теорії   радикалів. Добув багато органічних речовин. ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ
1. Напишіть рівняння реакцій концентрованої і розбавленої нітратної кислоти із сріблом.
2. Наведіть по три способи добування: а) нітрату купруму(ІІ); б) фосфату магнію.
3. Напишіть рівняння реакції між нітратною кислотою і гідроксидом кальцію в молекулярній, повній і скороченій йонних формах.
4. Напишіть рівняння реакцій, які характеризують хімічні властивості фосфатної кислоти.
5. Об'єм оксиду нітрогену(ІІ), що виділяється під час взаємодії міді з 2 моль розбавленої нітратної кислоти, становить (за н.у.)
(а)  5,6 л;                        (в) 22,4 л;
(б)  11,2 л;                      (г) 44,8 л.
6. Маса нітратної кислоти, яку можна добути з 1 г аміаку при 70 %-вому виході, становить
(а)  1 г;                           (в) 2,6 г;
(б)  1,3 г;                        (г) 3,9 г.
7. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення: P → Р₂0₅ → Н₃Р0₄ → Na₃P0₄ → Са₃(Р0₄)₂ → Н₃Р0₄
8. Яка сіль утвориться, якщо до розчину, що містить 4,9 г ортофосфатної кислоти, долити розчин, який містить 2,8 г гідроксиду калію? Обчисліть масу добутої солі.
9. У концентровану нітратну кислоту помістили суміш міді з оксидом купруму(ІІ) масою 32 г, в якій масова частка міді становить 20 %. Який об'єм і якого газу виділиться за нормальних умов вдаслідок реакції? Визначте кількість речовини солі, що при цьому утворюється.
10. Обчисліть масову частку ортофосфатної кислоти в розчині, що утворився внаслідок розчинення 71 г оксиду фосфору(V) в 600 мл розчину ортофосфатної кислоти з масовою часткою Н₃Р0₄ 85 % і густиною 1,7 г/мл.
11. Що таке нітрати? Як їх можна добути? Напишіть відповідні рівняння реакцій.
12. Що являють собою азотні добрива? Запишіть формули і назвіть найважливіші з них.          

13. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
а) оксид нітрогену(IV) → нітратна кислота → нітрат калію → нітрит калію;
б) N₂ ⇔ NH₃ → N0;

               l         

          NH₄N0₃

в) N0₂ → HNO₃  → Ba(N0₃)₂ → KN0₃;
r) NH₄N0₃ → N₂ → NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ → NaN0₃.
14. Для приготування рідкого мінерального добрива аміак об'ємом 20 л розчинили у воді масою 400 г (об'єм газу приведено до нормальних умов). Масова частка аміаку в добутому розчині становить
(а)  20%;                           (в) 7,4 %;
(б)  10 %                           (г) 3,7 %.
15. Внаслідок нагрівання 40 г суміші, яка містить нітрат натрію, добуто кисень об'ємом 4,48 л (н.у.). Масова частка NaN0₃ у вихідній суміші становить
(а)  30 96;                           (в) 85 %;
(б)  50 %                            (г) 95 96.
16. Як здійснити такі перетворення:
                      NH₃ <- N₂ -> NO

(NH₄)₂SO₄        ll                             N0₂

                      NH₄NO₃  <- HN0₃                  
Напишіть відповідні рівняння реакцій.
17. Назвіть сполуки хі у і напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
а) HN0₃ → x → N₂0;   б) HN0₃ → у → NO₂.
Зазначте умови перебігу цих реакцій.

Н.М. Буринська, Л.П. Величко, Хімія, 10 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів  

_{Онлайн бібліотека з підручниками і книгами з хімії, плани-конспекти уроків по всім предметам, завдання з хімії для 10 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.