Задача 1
Условие (кратко)
Какие особенности азотной кислоты нужно учитывать в её реакциях с металлами? Подтвердить уравнениями реакций.
Решение
- Окислитель — не ион \(\mathrm{H^+}\), а азот +5 в ионе \(\mathrm{NO_3^-}\), поэтому водород не выделяется. Продукты: нитрат металла, вода и соединение азота в более низкой степени окисления.
- Реагируют и металлы, стоящие после водорода (кроме золота и платины).
- Продукт восстановления азота зависит от концентрации кислоты и активности металла: чем разбавленнее кислота и активнее металл, тем ниже степень окисления азота в продукте.
Малоактивная медь с концентрированной кислотой:
\[\mathrm{Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}\]
С разбавленной:
\[\mathrm{3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O}\]
Активный цинк с разбавленной кислотой:
\[\mathrm{4Zn + 10HNO_3 \rightarrow 4Zn(NO_3)_2 + N_2O\uparrow + 5H_2O}\]
Магний с очень разбавленной кислотой — до иона аммония:
\[\mathrm{4Mg + 10HNO_3 \rightarrow 4Mg(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O}\]
- Железо, алюминий и хром концентрированная азотная кислота при обычной температуре пассивирует — на поверхности образуется прочная оксидная плёнка, и реакция прекращается.
Ответ
Окислитель — NO₃⁻, водород не выделяется; продукт (NO₂, NO, N₂O, N₂, NH₄NO₃) зависит от концентрации и активности металла; Fe, Al, Cr пассивируются
Почему так
В азотной кислоте окислителем служит азот +5, поэтому продукты восстановления — соединения азота, а не водород.
Подробнее — в теме «Кислородные соединения азота».