Глава III. Неметаллы и их соединения. § 18. Кислородные соединения азота — с. 99
§ 18. Проверьте свои знания.
1. Запишите формулы всех оксидов азота и дайте им названия. Разделите их на две группы. Какой критерий классификации вы использовали при этом?
1. Запишите формулы всех оксидов азота и дайте им названия. Разделите их на две группы. Какой критерий классификации вы использовали при этом?
Оксиды азота:
N₂O — оксид азота(I) (закись азота, «веселящий газ»);
NO — оксид азота(II);
N₂O₃ — оксид азота(III);
NO₂ — оксид азота(IV) (бурый газ);
N₂O₅ — оксид азота(V).
Две группы по критерию — способности образовывать соли:
1) несолеобразующие (безразличные) оксиды: N₂O и NO — они не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой с образованием солей;
2) кислотные (солеобразующие) оксиды: N₂O₃, NO₂, N₂O₅ — им соответствуют кислоты и они реагируют со щелочами с образованием солей: N₂O₃ — HNO₂ (азотистая кислота), N₂O₅ — HNO₃ (азотная кислота); NO₂ при взаимодействии со щёлочью даёт смесь нитрита и нитрата.
N₂O — оксид азота(I) (закись азота, «веселящий газ»);
NO — оксид азота(II);
N₂O₃ — оксид азота(III);
NO₂ — оксид азота(IV) (бурый газ);
N₂O₅ — оксид азота(V).
Две группы по критерию — способности образовывать соли:
1) несолеобразующие (безразличные) оксиды: N₂O и NO — они не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой с образованием солей;
2) кислотные (солеобразующие) оксиды: N₂O₃, NO₂, N₂O₅ — им соответствуют кислоты и они реагируют со щелочами с образованием солей: N₂O₃ — HNO₂ (азотистая кислота), N₂O₅ — HNO₃ (азотная кислота); NO₂ при взаимодействии со щёлочью даёт смесь нитрита и нитрата.
§ 18. Проверьте свои знания.
2. Сравните по свойствам две кислородсодержащие кислоты азота. Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.
Азотистая кислота HNO₂ — слабый электролит, существует только в разбавленных растворах, в свободном виде не получается, так как легко разлагается: 2HNO₂ → NO↑ + NO₂↑ + H₂O. Диссоциирует обратимо: HNO₂ ⇄ H⁺ + NO₂⁻. Степень окисления азота +3 промежуточная, поэтому для неё характерна окислительно-восстановительная двойственность:
как восстановитель: 2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃;
как окислитель: 2HNO₂ + 2HI = I₂↓ + 2NO↑ + 2H₂O.
С щелочами даёт соли — нитриты: HNO₂ + NaOH = NaNO₂ + H₂O.
Азотная кислота HNO₃ — сильный электролит, диссоциирует полностью: HNO₃ = H⁺ + NO₃⁻. Бесцветная жидкость, на свету частично разлагается: 4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O. Азот в ней имеет высшую степень окисления +5, поэтому она только окислитель (особенно сильный), реагирует с металлами без выделения водорода: Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O. Проявляет общие свойства кислот: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O. Соли — нитраты.
Итог: обе кислоты кислородсодержащие и образуют соли, но HNO₃ сильная, устойчивее и только окислитель, а HNO₂ слабая, неустойчивая и проявляет двойственность.
как восстановитель: 2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃;
как окислитель: 2HNO₂ + 2HI = I₂↓ + 2NO↑ + 2H₂O.
С щелочами даёт соли — нитриты: HNO₂ + NaOH = NaNO₂ + H₂O.
Азотная кислота HNO₃ — сильный электролит, диссоциирует полностью: HNO₃ = H⁺ + NO₃⁻. Бесцветная жидкость, на свету частично разлагается: 4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O. Азот в ней имеет высшую степень окисления +5, поэтому она только окислитель (особенно сильный), реагирует с металлами без выделения водорода: Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O. Проявляет общие свойства кислот: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O. Соли — нитраты.
Итог: обе кислоты кислородсодержащие и образуют соли, но HNO₃ сильная, устойчивее и только окислитель, а HNO₂ слабая, неустойчивая и проявляет двойственность.
§ 18. Проверьте свои знания.
3. Какие особенности азотной кислоты следует учитывать при рассмотрении её реакций с металлами?
Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.
1) В реакциях с металлами окислителем является не катион водорода, как у других кислот, а нитрат-анион NO₃⁻ (азот +5). Поэтому водород не выделяется, а азот восстанавливается до оксидов азота, N₂, NH₄⁺ и др.
2) Глубина восстановления азота зависит от концентрации кислоты и активности металла: чем меньше массовая доля кислоты и чем активнее металл, тем полнее восстанавливается азот.
3) С малоактивными металлами концентрированная кислота даёт NO₂, разбавленная — NO:
Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
3Cu + 8HNO₃(разб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
4) С активными металлами и очень разбавленной кислотой возможно образование N₂O, N₂ или NH₄NO₃, например: 4Mg + 10HNO₃(очень разб.) = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.
5) Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, алюминий и хром (на их поверхности образуется прочная оксидная плёнка), поэтому её можно хранить и перевозить в стальных ёмкостях и ёмкостях из алюминия.
2) Глубина восстановления азота зависит от концентрации кислоты и активности металла: чем меньше массовая доля кислоты и чем активнее металл, тем полнее восстанавливается азот.
3) С малоактивными металлами концентрированная кислота даёт NO₂, разбавленная — NO:
Cu + 4HNO₃(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
3Cu + 8HNO₃(разб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
4) С активными металлами и очень разбавленной кислотой возможно образование N₂O, N₂ или NH₄NO₃, например: 4Mg + 10HNO₃(очень разб.) = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.
5) Концентрированная азотная кислота пассивирует железо, алюминий и хром (на их поверхности образуется прочная оксидная плёнка), поэтому её можно хранить и перевозить в стальных ёмкостях и ёмкостях из алюминия.
§ 18. Проверьте свои знания.
4. Запишите уравнения реакций, с помощью которых получают азотную кислоту.
В лаборатории азотную кислоту получают действием концентрированной серной кислоты на нитрат при слабом нагревании:
NaNO₃(тв.) + H₂SO₄(конц.) = NaHSO₄ + HNO₃↑
В промышленности используют аммиак (в нём нет таких прочных связей, как в молекуле N₂). Три стадии:
1) каталитическое окисление аммиака (катализатор — платина): 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (t, кат.);
2) окисление оксида азота(II) кислородом воздуха: 2NO + O₂ = 2NO₂;
3) поглощение NO₂ водой в присутствии кислорода: 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃.
Так получают раствор азотной кислоты с массовой долей до 60 %.
NaNO₃(тв.) + H₂SO₄(конц.) = NaHSO₄ + HNO₃↑
В промышленности используют аммиак (в нём нет таких прочных связей, как в молекуле N₂). Три стадии:
1) каталитическое окисление аммиака (катализатор — платина): 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (t, кат.);
2) окисление оксида азота(II) кислородом воздуха: 2NO + O₂ = 2NO₂;
3) поглощение NO₂ водой в присутствии кислорода: 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃.
Так получают раствор азотной кислоты с массовой долей до 60 %.
§ 18. Примените свои знания.
5. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих по схемам:
а) NO₂ + P → N₂ + P₂O₅
б) I₂ + HNO₃ → HIO₃ + NO₂ + H₂O
в) FeCl₂ + NaNO₂ + HCl → FeCl₃ + NaCl + NO + H₂O
В каждой реакции укажите окислитель и восстановитель.
а) NO₂ + P → N₂ + P₂O₅
б) I₂ + HNO₃ → HIO₃ + NO₂ + H₂O
в) FeCl₂ + NaNO₂ + HCl → FeCl₃ + NaCl + NO + H₂O
В каждой реакции укажите окислитель и восстановитель.
а) N⁺⁴O₂ + P⁰ → N₂⁰ + P₂⁺⁵O₅
2N⁺⁴ + 8e⁻ → N₂⁰ | 5 (восстановление)
2P⁰ − 10e⁻ → 2P⁺⁵ | 4 (окисление)
Общее кратное 40: 10N⁺⁴ принимают 40e⁻, 8P⁰ отдают 40e⁻.
10NO₂ + 8P = 5N₂ + 4P₂O₅ (при нагревании)
Окислитель — NO₂ (за счёт N⁺⁴), восстановитель — P⁰. б) I₂⁰ + HN⁺⁵O₃ → HI⁺⁵O₃ + N⁺⁴O₂ + H₂O
I₂⁰ − 10e⁻ → 2I⁺⁵ | 1 (окисление)
N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ | 10 (восстановление)
I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O
Окислитель — HNO₃ (за счёт N⁺⁵), восстановитель — I₂. в) Fe⁺²Cl₂ + NaN⁺³O₂ + HCl → Fe⁺³Cl₃ + NaCl + N⁺²O + H₂O
Fe⁺² − 1e⁻ → Fe⁺³ | 1 (окисление)
N⁺³ + 1e⁻ → N⁺² | 1 (восстановление)
FeCl₂ + NaNO₂ + 2HCl = FeCl₃ + NaCl + NO↑ + H₂O
Окислитель — NaNO₂ (за счёт N⁺³), восстановитель — FeCl₂ (за счёт Fe⁺²).
Проверка баланса атомов по каждому элементу выполнена: в (а) N 10, O 20, P 8; в (б) H 10, N 10, O 30; в (в) Cl 4, H 2, O 2.
2N⁺⁴ + 8e⁻ → N₂⁰ | 5 (восстановление)
2P⁰ − 10e⁻ → 2P⁺⁵ | 4 (окисление)
Общее кратное 40: 10N⁺⁴ принимают 40e⁻, 8P⁰ отдают 40e⁻.
10NO₂ + 8P = 5N₂ + 4P₂O₅ (при нагревании)
Окислитель — NO₂ (за счёт N⁺⁴), восстановитель — P⁰. б) I₂⁰ + HN⁺⁵O₃ → HI⁺⁵O₃ + N⁺⁴O₂ + H₂O
I₂⁰ − 10e⁻ → 2I⁺⁵ | 1 (окисление)
N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ | 10 (восстановление)
I₂ + 10HNO₃ = 2HIO₃ + 10NO₂↑ + 4H₂O
Окислитель — HNO₃ (за счёт N⁺⁵), восстановитель — I₂. в) Fe⁺²Cl₂ + NaN⁺³O₂ + HCl → Fe⁺³Cl₃ + NaCl + N⁺²O + H₂O
Fe⁺² − 1e⁻ → Fe⁺³ | 1 (окисление)
N⁺³ + 1e⁻ → N⁺² | 1 (восстановление)
FeCl₂ + NaNO₂ + 2HCl = FeCl₃ + NaCl + NO↑ + H₂O
Окислитель — NaNO₂ (за счёт N⁺³), восстановитель — FeCl₂ (за счёт Fe⁺²).
Проверка баланса атомов по каждому элементу выполнена: в (а) N 10, O 20, P 8; в (б) H 10, N 10, O 30; в (в) Cl 4, H 2, O 2.
§ 18. Примените свои знания.
6. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NaNO₃ → NaNO₂
б) KNO₃ → HNO₃ → Cu(NO₃)₂ → NO₂ → N₂
Для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения, а в уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.
а) NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NaNO₃ → NaNO₂
б) KNO₃ → HNO₃ → Cu(NO₃)₂ → NO₂ → N₂
Для реакций, протекающих в растворах, запишите ионные уравнения, а в уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.
а)
1) NH₃ → N₂: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (горение без катализатора)
2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ | 2; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 3. Окислитель — O₂, восстановитель — NH₃.
2) N₂ → NO: N₂ + O₂ = 2NO (электрический разряд или около 3000 °C)
N₂⁰ − 4e⁻ → 2N⁺² | 1; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — N₂.
3) NO → NO₂: 2NO + O₂ = 2NO₂
N⁺² − 2e⁻ → N⁺⁴ | 2; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — NO.
4) NO₂ → HNO₃: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃
N⁺⁴ − 1e⁻ → N⁺⁵ | 4; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — NO₂.
5) HNO₃ → NaNO₃: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O (реакция обмена)
Полное ионное: H⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + OH⁻ = Na⁺ + NO₃⁻ + H₂O; сокращённое: H⁺ + OH⁻ = H₂O.
6) NaNO₃ → NaNO₂: 2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑ (прокаливание)
N⁺⁵ + 2e⁻ → N⁺³ | 2; 2O⁻² − 4e⁻ → O₂⁰ | 1. Окислитель — N⁺⁵ (в NaNO₃), восстановитель — O⁻². б)
1) KNO₃ → HNO₃: KNO₃(тв.) + H₂SO₄(конц.) = KHSO₄ + HNO₃↑ (нагревание; реакция идёт без раствора, ионный вид не нужен).
2) HNO₃ → Cu(NO₃)₂: 2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O
Ионное: 2H⁺ + 2NO₃⁻ + CuO = Cu²⁺ + 2NO₃⁻ + H₂O; сокращённое: 2H⁺ + CuO = Cu²⁺ + H₂O.
3) Cu(NO₃)₂ → NO₂: 2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑ (t)
N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ | 4; 2O⁻² − 4e⁻ → O₂⁰ | 1. Окислитель — N⁺⁵, восстановитель — O⁻².
4) NO₂ → N₂: 6NO₂ + 8NH₃ = 7N₂ + 12H₂O (t, кат.)
2N⁺⁴ + 8e⁻ → N₂⁰ | 3; 2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ | 4. Окислитель — NO₂, восстановитель — NH₃.
Оговорка: для последнего превращения возможны и другие восстановители (например, 10NO₂ + 8P = 5N₂ + 4P₂O₅).
1) NH₃ → N₂: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (горение без катализатора)
2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ | 2; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 3. Окислитель — O₂, восстановитель — NH₃.
2) N₂ → NO: N₂ + O₂ = 2NO (электрический разряд или около 3000 °C)
N₂⁰ − 4e⁻ → 2N⁺² | 1; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — N₂.
3) NO → NO₂: 2NO + O₂ = 2NO₂
N⁺² − 2e⁻ → N⁺⁴ | 2; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — NO.
4) NO₂ → HNO₃: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃
N⁺⁴ − 1e⁻ → N⁺⁵ | 4; O₂⁰ + 4e⁻ → 2O⁻² | 1. Окислитель — O₂, восстановитель — NO₂.
5) HNO₃ → NaNO₃: HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O (реакция обмена)
Полное ионное: H⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + OH⁻ = Na⁺ + NO₃⁻ + H₂O; сокращённое: H⁺ + OH⁻ = H₂O.
6) NaNO₃ → NaNO₂: 2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂↑ (прокаливание)
N⁺⁵ + 2e⁻ → N⁺³ | 2; 2O⁻² − 4e⁻ → O₂⁰ | 1. Окислитель — N⁺⁵ (в NaNO₃), восстановитель — O⁻². б)
1) KNO₃ → HNO₃: KNO₃(тв.) + H₂SO₄(конц.) = KHSO₄ + HNO₃↑ (нагревание; реакция идёт без раствора, ионный вид не нужен).
2) HNO₃ → Cu(NO₃)₂: 2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O
Ионное: 2H⁺ + 2NO₃⁻ + CuO = Cu²⁺ + 2NO₃⁻ + H₂O; сокращённое: 2H⁺ + CuO = Cu²⁺ + H₂O.
3) Cu(NO₃)₂ → NO₂: 2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑ (t)
N⁺⁵ + 1e⁻ → N⁺⁴ | 4; 2O⁻² − 4e⁻ → O₂⁰ | 1. Окислитель — N⁺⁵, восстановитель — O⁻².
4) NO₂ → N₂: 6NO₂ + 8NH₃ = 7N₂ + 12H₂O (t, кат.)
2N⁺⁴ + 8e⁻ → N₂⁰ | 3; 2N⁻³ − 6e⁻ → N₂⁰ | 4. Окислитель — NO₂, восстановитель — NH₃.
Оговорка: для последнего превращения возможны и другие восстановители (например, 10NO₂ + 8P = 5N₂ + 4P₂O₅).
§ 18. Примените свои знания.
7. При разложении 66,2 мг нитрата металла в степени окисления +2 образовалось 44,6 мг оксида этого металла. Установите формулу нитрата и напишите уравнение реакции разложения.
Дано: m(Me(NO₃)₂) = 66,2 мг; m(MeO) = 44,6 мг; металл в степени окисления +2.
Найти: формулу нитрата.
Решение: пусть Ar(Me) = x. Тогда M(Me(NO₃)₂) = (x + 124) г/моль, M(MeO) = (x + 16) г/моль. Количество вещества нитрата и оксида одинаково (из 1 моль нитрата получается 1 моль оксида):
66,2 / (x + 124) = 44,6 / (x + 16)
66,2x + 1059,2 = 44,6x + 5530,4
21,6x = 4471,2, x ≈ 207.
Это свинец (Ar(Pb) = 207). Проверка: M(Pb(NO₃)₂) = 207 + 2·62 = 331 г/моль, n = 66,2 / 331 = 0,2 ммоль; M(PbO) = 223 г/моль, m(PbO) = 0,2 · 223 = 44,6 мг. Совпадает. Свинец в ряду напряжений стоит между Mg и Cu, поэтому его нитрат разлагается на оксид металла, NO₂ и O₂.
Уравнение: 2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂↑ + O₂↑ (t)
Ответ: Pb(NO₃)₂ — нитрат свинца(II).
Найти: формулу нитрата.
Решение: пусть Ar(Me) = x. Тогда M(Me(NO₃)₂) = (x + 124) г/моль, M(MeO) = (x + 16) г/моль. Количество вещества нитрата и оксида одинаково (из 1 моль нитрата получается 1 моль оксида):
66,2 / (x + 124) = 44,6 / (x + 16)
66,2x + 1059,2 = 44,6x + 5530,4
21,6x = 4471,2, x ≈ 207.
Это свинец (Ar(Pb) = 207). Проверка: M(Pb(NO₃)₂) = 207 + 2·62 = 331 г/моль, n = 66,2 / 331 = 0,2 ммоль; M(PbO) = 223 г/моль, m(PbO) = 0,2 · 223 = 44,6 мг. Совпадает. Свинец в ряду напряжений стоит между Mg и Cu, поэтому его нитрат разлагается на оксид металла, NO₂ и O₂.
Уравнение: 2Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂↑ + O₂↑ (t)
Ответ: Pb(NO₃)₂ — нитрат свинца(II).
§ 18. Примените свои знания.
8. Для нейтрализации 25,0 мл раствора азотной кислоты (плотность 1,115 г/мл) потребовалось 31,9 мл 10 %-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,11 г/мл). Определите массовую долю кислоты в исходном растворе.
Дано: V(р-ра HNO₃) = 25,0 мл; ρ₁ = 1,115 г/мл; V(р-ра NaOH) = 31,9 мл; w(NaOH) = 10 % = 0,10; ρ₂ = 1,11 г/мл.
Найти: w(HNO₃).
Решение:
HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O
1) m(р-ра NaOH) = V · ρ₂ = 31,9 мл · 1,11 г/мл ≈ 35,41 г.
2) m(NaOH) = 35,41 г · 0,10 ≈ 3,541 г.
3) n(NaOH) = m / M = 3,541 г / 40 г/моль ≈ 0,0885 моль.
4) По уравнению n(HNO₃) = n(NaOH) = 0,0885 моль.
5) m(HNO₃) = n · M = 0,0885 моль · 63 г/моль ≈ 5,577 г.
6) m(р-ра HNO₃) = 25,0 мл · 1,115 г/мл = 27,875 г.
7) w(HNO₃) = 5,577 / 27,875 ≈ 0,200, или 20,0 %.
Ответ: w(HNO₃) = 20,0 %.
Найти: w(HNO₃).
Решение:
HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O
1) m(р-ра NaOH) = V · ρ₂ = 31,9 мл · 1,11 г/мл ≈ 35,41 г.
2) m(NaOH) = 35,41 г · 0,10 ≈ 3,541 г.
3) n(NaOH) = m / M = 3,541 г / 40 г/моль ≈ 0,0885 моль.
4) По уравнению n(HNO₃) = n(NaOH) = 0,0885 моль.
5) m(HNO₃) = n · M = 0,0885 моль · 63 г/моль ≈ 5,577 г.
6) m(р-ра HNO₃) = 25,0 мл · 1,115 г/мл = 27,875 г.
7) w(HNO₃) = 5,577 / 27,875 ≈ 0,200, или 20,0 %.
Ответ: w(HNO₃) = 20,0 %.
§ 18. Используйте дополнительную информацию.
9. К какой группе (кислотных или несолеобразующих) оксидов следует отнести оксид азота(IV)?
Обоснуйте свою точку зрения.
Оксид азота(IV) NO₂ следует отнести к кислотным оксидам, так как он образует соли при взаимодействии со щелочами и реагирует с водой с образованием кислот:
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O (смесь нитрата и нитрита);
2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂ (азотистая кислота неустойчива и разлагается; в присутствии кислорода образуется только азотная кислота: 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃).
Поэтому NO₂ — «смешанный» ангидрид двух кислот, азотной и азотистой. Несолеобразующими являются только N₂O и NO: они не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой с образованием солей.
2NO₂ + 2NaOH = NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O (смесь нитрата и нитрита);
2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂ (азотистая кислота неустойчива и разлагается; в присутствии кислорода образуется только азотная кислота: 4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃).
Поэтому NO₂ — «смешанный» ангидрид двух кислот, азотной и азотистой. Несолеобразующими являются только N₂O и NO: они не реагируют ни с кислотами, ни со щелочами, ни с водой с образованием солей.
§ 18. Используйте дополнительную информацию.
10. Бурый дым, выходящий из труб некоторых химических предприятий, называют «лисий хвост». Какое вещество придаёт выбросам бурую окраску?
Какие химические предприятия загрязняют атмосферу этим веществом?
Бурую окраску выбросам придаёт оксид азота(IV) NO₂ — ядовитый газ бурого цвета с резким запахом. Он образуется при окислении оксида азота(II) кислородом воздуха: 2NO + O₂ = 2NO₂.
Атмосферу загрязняют им предприятия, где получают и применяют азотную кислоту и нитраты: заводы азотной кислоты, азотных минеральных удобрений (нитрата аммония и др.), взрывчатых веществ и красителей, а также предприятия, где металлы травят азотной кислотой. Кроме того, оксиды азота выбрасывают тепловые электростанции, металлургические заводы и автотранспорт (при высокой температуре в двигателях азот и кислород воздуха соединяются).
NO₂ раздражает дыхательные пути и вызывает кислотные дожди (с водой и кислородом образуется азотная кислота), поэтому выбросы очищают, например, поглощением щелочными растворами.
Атмосферу загрязняют им предприятия, где получают и применяют азотную кислоту и нитраты: заводы азотной кислоты, азотных минеральных удобрений (нитрата аммония и др.), взрывчатых веществ и красителей, а также предприятия, где металлы травят азотной кислотой. Кроме того, оксиды азота выбрасывают тепловые электростанции, металлургические заводы и автотранспорт (при высокой температуре в двигателях азот и кислород воздуха соединяются).
NO₂ раздражает дыхательные пути и вызывает кислотные дожди (с водой и кислородом образуется азотная кислота), поэтому выбросы очищают, например, поглощением щелочными растворами.
§ 18. Используйте дополнительную информацию.
11. Перед оккупацией Дании гитлеровскими войсками выдающийся физик Нильс Бор спас от конфискации свою золотую нобелевскую медаль, растворив её в «царской водке». После освобождения Европы в 1945 г. Бор выделил золото из раствора, и Нобелевский комитет отчеканил медаль заново. Напишите уравнение реакции взаимодействия золота с «царской водкой».
«Царская водка» — смесь концентрированных азотной и соляной кислот (обычно 1 : 3 по объёму). Азотная кислота окисляет золото, а хлорид-ионы связывают катионы золота в раствор. Уравнение:
Au + HNO₃ + 3HCl = AuCl₃ + NO↑ + 2H₂O
Электронный баланс: Au⁰ − 3e⁻ → Au⁺³ | 1 (восстановитель — Au); N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² | 1 (окислитель — HNO₃).
При избытке соляной кислоты образуется комплексная золотохлористоводородная кислота: Au + HNO₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + NO↑ + 2H₂O.
Оговорка: книга не указывает вид продукта (AuCl₃ или комплекс H[AuCl₄]); приведены оба варианта.
Au + HNO₃ + 3HCl = AuCl₃ + NO↑ + 2H₂O
Электронный баланс: Au⁰ − 3e⁻ → Au⁺³ | 1 (восстановитель — Au); N⁺⁵ + 3e⁻ → N⁺² | 1 (окислитель — HNO₃).
При избытке соляной кислоты образуется комплексная золотохлористоводородная кислота: Au + HNO₃ + 4HCl = H[AuCl₄] + NO↑ + 2H₂O.
Оговорка: книга не указывает вид продукта (AuCl₃ или комплекс H[AuCl₄]); приведены оба варианта.