Азотная кислота и нитраты

Тема урока: Азотная кислота и нитраты 📚

Азотная кислота — «нарушительница правил»: она реагирует даже с медью, а водород при этом не выделяется. Разберёмся, почему она такая особенная и зачем нужны её соли — нитраты.

Цели урока 🎯

• Повторить обычные кислотные свойства на примере HNO₃ 🧪

• Понять особые реакции азотной кислоты с металлами 🔥

• Разобрать нитраты, селитры и их разложение 🌾

Основная часть урока 📝

1. Знакомство с HNO₃ 🤔

Азотная кислота HNO₃ — бесцветная жидкость с резким запахом, «дымит» на воздухе. Это сильная одноосновная кислота. На свету она частично разлагается: 4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O, поэтому старые растворы желтеют от растворённого NO₂ и хранят кислоту в тёмной посуде.

2. Обычные кислотные свойства 🧪

С оксидами металлов, основаниями и солями слабых кислот HNO₃ ведёт себя как любая кислота: CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O; CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑.

Пример 1. Сколько граммов нитрата калия образуется при нейтрализации 12,6 г азотной кислоты гидроксидом калия?

1. Уравнение: HNO₃ + KOH = KNO₃ + H₂O.

2. M(HNO₃) = 1 + 14 + 48 = 63 г/моль; n = 12,6/63 = 0,2 моль.

3. n(KNO₃) = 0,2 моль.

4. M(KNO₃) = 39 + 14 + 48 = 101 г/моль; m = 0,2 × 101 = 20,2 г.

Ответ: 20,2 г нитрата калия.

3. Особые свойства: металлы без водорода 🔥

✨ Важно: при реакции HNO₃ с металлами водород не выделяется — вместо него получаются оксиды азота. Кислота настолько сильный окислитель, что растворяет даже медь:

• разбавленная: 3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

• концентрированная: Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O (бурый газ)

Проверим баланс первой реакции: медь — по 3 атома; азот — 8 слева, справа 6 в нитратах и 2 в NO; водород — по 8; кислород — 24 слева, справа 18 + 2 + 4 = 24. Всё сходится. Холодная концентрированная кислота пассивирует железо и алюминий — как и серная.

4. Нитраты и селитры 🌾

Нитраты — соли азотной кислоты, все они растворимы в воде. Нитраты калия, натрия и аммония называют селитрами — это ценные азотные удобрения. При нагревании нитраты разлагаются с выделением кислорода.

Пример 2. Какой объём кислорода (н.у.) выделится при разложении 20,2 г нитрата калия?

1. Уравнение: 2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂↑. Баланс: 2 K, 2 N, 6 O с каждой стороны.

2. n(KNO₃) = 20,2/101 = 0,2 моль.

3. n(O₂) = 0,2/2 = 0,1 моль.

4. V(O₂) = 0,1 × 22,4 = 2,24 л.

Ответ: 2,24 л кислорода. Именно поэтому селитра входит в состав чёрного пороха — она поставляет кислород для горения.

5. Где применяют азотную кислоту 🏭

Главные потребители — производство удобрений, красителей, лекарств и взрывчатых веществ. Получают кислоту из аммиака: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃.

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Пишут выделение H₂ в реакции меди с HNO₃. ✅ С азотной кислотой выделяются оксиды азота: NO из разбавленной, NO₂ из концентрированной.

• ❌ Ищут нерастворимый нитрат для качественной реакции. ✅ Все нитраты растворимы.

• ❌ Путают нитраты и нитриты. ✅ Нитраты — соли HNO₃ (ион NO₃⁻), нитриты — соли азотистой кислоты (ион NO₂⁻).

• ❌ Хранят азотную кислоту на свету. ✅ Она разлагается — нужна тёмная посуда.

Мини-конспект 📋

• HNO₃ — сильная одноосновная кислота; M = 63 г/моль; хранят в тёмной посуде.

• С оксидами, основаниями и карбонатами реагирует как обычная кислота.

• С металлами водород не выделяет: образуются NO или NO₂.

• Холодная концентрированная HNO₃ пассивирует Fe и Al.

• Нитраты все растворимы; селитры — азотные удобрения.

• Разложение: 2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂↑.

• Производство: NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃.

Зачем это нужно? 🚀

• Селитры — главные азотные удобрения: без них урожаи упали бы в разы 🌾

• Понимание нитратов помогает читать этикетки и не бояться «химии» в овощах без повода 🥕

• Азотная кислота нужна для производства лекарств, красителей и пластиков 💊