Методическое руководство к лабораторным занятиям по химии для студентов экономического факультета (стр. 11 из 16)
1. реакция нейтрализации: HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O;
H+ + OH- = H2O
2. с оксида 2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O;
2H++ CaO = Ca2+ + H2O
Азотная кислота является энергичным окислителем. Взаимодействие с металлами зависит от трёх факторов – концентрация, активность. Ме ., внешних условий:
Al, Cr, Fe, N, Pb пассивир холод
HNO3очень акт. Ме- нитрат +NO2
Активные Ме- нитрат + NO2
oстальные Ме- нитрат + NO2
очень активные металлы нитрат + NH3
HNO3 активные металлы нитрат + N2O разб.
Остальные металлы нитрат + NO2
HNO3 с большинством металлов нитрат + NH4NO3 сильно разб.
Влияние внешнего фактора.
t
Zп нитрат + NO2
HNO3 пласт. t
Zп нитрат + N2 изм. кип.
Zп нитрат +NH3 пор.
Влияние на ход реакции активности металла и концентрации кислот.
4HNO3 +Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + H2O
2HNO3 + Ni = Ni(NO3)2 + NO + H2O
9HNO3 + 4Ca = 4Ca(NO3)2 +NH3 + 3H2O
10HNO3 + 4Ca = 4Ca (NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
8HNO3 +Ni = 4Ni (NO3)2 + NO2 + 5H2O
10H+5NO3 + 4Ca0 = 4Ca+2(NO3)2 + N2+2O + 5H2O
Зависимость взаимодействия от внешних условий.
10HNO3 + 4Zп = 4Zп(NO3)2 + NO2 + 5H2O
разб.
12HNO3 + 5Zп = 5Zп(NO3)2 + N2 + 6H2O разб. изм.
9HNO3 + 4Zп (NO3)2 + NH3 + 3H2O разб. пор.
Действие сильно разбавленной кислоты на большинство металлов.
8Fe +3OHNO3 = 8Fe (NO3)3 +3NH4NO3 + 9H2O
При нагревании азотной кислоты с неметаллами, азотная кислота восстанавливается до NO2 или NO, а неметаллы окисляются до соответствующих кислородсодержащих кислот.
NO2 S – H2SO4
P – H3PO4
HNO3
As – H3AsO4
NO I2 – HIO3 tS0 + 6HN+5O3 = H2S+6O4 + 6 N+4O2 + 2H2O
P0 + 5H+5NO3 = H3P O4 + 5N+4O2 + H2O
Благородные металлы в азотной кислоте не растворяются но растворяются в «царской водке», (смесь из I объема HNO3 и 3 объемов HCl):
HNO3 + 3HCl = NO + 3Cl + H2O Аи + HNO3 + 3HCl = АиСl3 + NO + 2H2O
Аи + Cl = АиСl3
Азотная кислота окисляет сульфиды, ход реакции зависит от концентрации кислоты ω HNO3 до 20%, окисляет S –2 до S0, ω HNO3 = 30% до S+6, сама при этом восстанавливается до азота монооксида:
3СuS + 8HNO3 = 3Cu (NO3)2 +3S +2NO + 4H2O
Азотистая кислота является реактивом на белок (жёлтое окрашивание при контакте с белком – обнаружение азотной кислоты). Действие дифениламина с NO3– характерное синее окрашивание. При соприкосновении ионов NO3- и Fe2+ на поверхности концентрированной серной кислоты образуется бурое кольцо комплексного иона:
[ Fe (NO) (H2O5)] +2 пента акванитрозолий железа П.
Cоли азотной кислоты нитраты. Все они хорошо растворимы в воде, при нагревании разлагаются. Разложение по схеме: металл в ряду напряжений:
MgNO2 + O2 Mg
Cu - Mg MeO + NO2 +O2
МеNO3 CuMe + NO2 + O2
t
Например: 2KNO3 = 2KNO2 + O2
t
2Cu (NO3)2 = 2CuO + 4NO2 t
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
Применение: NaNO3, KNO3 – удобрения.
KNO3- используют в кулинарии, при производстве мясных продуктов, в пиротехнике для изготовления пороха.
AgNO3 (ляпис) – вяжущее, противовоспалительное средство. Используют при лечении язв, трещен, трахомы. Кроме того, используется в гальванотехнике, производстве зеркал, фотографии, аналитической химии.
Азотная кислота на 75% используется для производства удобрений, а 15% – для производства взрывчатых веществ. Остальное для получения солей, приготовления “ царской водки “, нитрирования толуола, бензола, фенола, эретификации глицерина, целлюлозы, окисления органических веществ.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Опыт 1. Гидролиз солей ортофосфорной кислоты.
В три пробирки налить раствор средней и кислых солей ортофосфорной кислоты. В каждую пробирку добавить по 2-3 капли фенолфталеина. Почему окраска индикатора неодинакова? Какая соль гидролизуется в большей степени? Написать молекулярные и ионные уравнения гидролиза этих солей. Укажите реакцию среды растворов этих солей.
Опыт 2. Качественная реакция на фосфат-ион.
Налить в пробирку 2-3 мл молибденовой жидкости (раствор молибдата аммония (NH4)2МоО4 в концентрированной азотной кислоте) и добавить 2-3 мл раствора соли фосфорной кислоты. Нагреть пробирку и обратить внимание на цвет появляющегося осадка. Осадок имеет состав (NH4)3H4[P(Mo2O7)6].
Написать уравнение реакции.
3. Получение суперфосфата из фосфоритной муки.
а) Перемешать в пробирке с водой небольшое количество фос-
форитной муки Cа3(РО4)2, профильтровать, испытать фильтрат на содержание фосфат-ионов молибденовой жидкостью (опыт 2). Сделать вывод о растворимости фосфоритной муки.
б) Отвесить на технических весах в фарфоровой чашечке 2г
фосфоритной муки, содержащей 45% чистого фосфата кальция, рассчитать, сколько миллилитров 32%-ной серной кислоты (плотностью 1,23г/мл) потребуется для превращения всего фосфата в дигидрофосфат.
в) Обработать этим количеством серной кислоты, взятой из бю-
ретки, навеску фосфоритной муки при постоянном перемешивании кашицы стеклянной палочкой в течение 5-10 минут.
г) Прилить в фарфоровую чашечку 10-15 мл воды, хорошо размешать, профильтровать, испытать фильтрат на содержание фосфатионов (сравнить результат с опытом а). Сделать вывод о растворимости суперфосфата.
Опыт 4. Получение азота (демонстрационный опыт).
В лабораторных условиях азот получают разложением
нитрита аммония t
NH4NO2 → N2 + 2Н2О.
Нитрит аммония можно получить по реакции
NaNO2 + NH4C1 → NH4NO2 + NaCl
Возьмите в прибивку немного кристаллического нитрита натрия и прилейте к нему 2-3 мл насыщенного раствор хлорида аммония. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Укрепите реакционную пробирку в штативе, осторожно нагрейте её, образующийся азот соберите в пробирку, наполненную водой и опущенную в кристаллизатор (рис.1).
Внесите горящую лучинку в про-
бирку с азотом. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций.Рис 1. Получение азота
5. Термическое разложение хлорида аммония (тяга).
Возьмите в сухую пробирку несколько кристаллов хлорида аммония. Нагрейте и обратите внимание как на холодных стенках пробирки осаждается белое вещество. Объясните это явление.
Опыт 6. Качественная реакция на ион аммония и основные свойства раствора аммиака (опыт делать под тягой).
1. В пробирку налейте 2-3 мл раствора соли аммония, прилейте 1-2 мл щелочи и нагрейте до кипения. В выделяющиеся пары внести лакмусовую бумажку. Определите по запаху и изменению цвета лакмусовой бумажки природу выделяющегося газа. Напишите соответствующее уравнение реакции.
2. В пробирку налейте по 2-3 мл раствора хлорида железа (III), и прилейте несколько капель раствора аммиака. Укажите цвета образующегося осадка. Напишите соответствующие уравнения реакций. Сделайте вывод о кислотно-основных свойствах раствора аммиака.
Опыт 7. Окислительные свойства азотной кислоты (опыт делать под тягой).
1. В три пробирки положите кусочки металлов: в первую - цинка, во вторую – меди, в третью – олова. Добавьте в каждую пробирку по 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. (Если реакция не идет – слегка нагрейте). Что происходит? Какой газ выделяется? Напишите уравнения реакций, учитывая, что при взаимодействии с оловом образуется метаоловянная кислота.
2. Повторите опыт с участием разбавленной (10%) азотной кислоты. Что наблюдаете? Составьте уравнения наблюдаемых окислительно-восстановительных реакций.
Опыт 8. Окислительные и восстановительные свойства азотистой кислоты.
Возьмите две пробирки. В одну налейте 1 мл иодида калия, а в другую I мл перманганата калия. В каждую пробирку добавьте по 1-2 мл раствора H2S04 2 Н и 1-2 мл насыщенного раствора (или немного сухой соли) нитрита натрия. Что наблюдаете? Напишите уравнения реакций и объясните, какие свойства проявляет нитрит натрия в каждой из реакций.
9. Качественная реакция на ион NO3ˉ.
1. В фарфоровую чашечку поместите рядом каплю раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и каплю раствора азотной кислоты.
2. Стеклянной палочкой соедините обе капли. Отметьте наблюдения. Интенсивное синее окрашивание указывает на присутствие аниона NO3- (или NO2-)
Задания
1. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: