Кисневовмісні кислоти азоту. Азот та його сполуки

Кислота (Н n А)

Кислотний залишок (А)

відповідний кислотний оксид

H 2 SO 4 сірчана

SO 4 (II) сульфат

SO 3 оксид сірки (VI)

HNO 3 азотна

NO 3 (I) нітрат

N 2 O 5 оксид азоту (V)

HMnO 4 марганцева

MnO 4 (I) перманганат

Mn 2 O 7 оксид марганцю (VII)

H 2 SO 3 сірчиста

SO 3 (II) сульфит

SO 2 оксид сірки (IV)

H 3 PO 4 ортофосфорна

PO 4 (III) ортофосфат

P 2 O 5 оксид фосфору (V)

HNO 2 азотистая

NO 2 (I) нітрит

N 2 O 3 оксид азоту (III)

H 2 CO 3 вугільна

CO 3 (II) карбонат

CO 2 оксид вуглецю (IV)

H 2 SiO 3 кремнієва

SiO 3 (II) силікат

SiO 2 оксид кремнію (IV)

НСlO хлорнуватиста

СlO (I) гіпохлорит

З l 2 O оксид хлору (I)

НСlO 2 хлориста

СlO 2 (I)хлорит

З l 2 O 3 оксид хлору (III)

НСlO 3 хлорноватої

СlO 3 (I) хлорат

З l 2 O 5 оксид хлору (V)

НСlO 4 хлорне

СlO 4 (I) перхлорат

З l 2 O 7 оксид хлору (VII)

Кислота (Н n А)

Кислотний залишок (А)

HCl соляна, хлороводородная

Cl (I) хлорид

H 2 S сірководнева

S (II) сульфід

HBr бромоводородной

Br (I) бромід

HI йодоводородная

I (I) йодид

HF фтороводородной, плавикова

F (I) фторид

безкисневі

кислородсодержащие

HCl, HBr, HI, HF, H 2 S

HNO 3, H 2 SO 4 і інші

ОТРИМАННЯ

1. Пряма взаємодія неметалів

H 2 + Cl 2 \u003d 2 HCl

1. Кислотний оксид + вода \u003d кислота

SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4

2. Реакція обміну між сіллю і менш летючої кислотою

2 NaCl (тв.) + H 2 SO 4 (конц.) \u003d Na 2 SO 4 + 2HCl

Назва індикатора

нейтральне середовище

кисле середовище

лакмус

фіолетовий

червоний

фенолфталеїн

безбарвний

безбарвний

метилоранж

помаранчевий

червоний

Універсальна індикаторна папір

Помаранчева

Червона

N 2 + 3H 2 ↔2NH 3

Для отримання оксиду азоту (II) з аміаку окислюють останній киснем:

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

Оксид азоту (IV) отримують з оксиду азоту (II) шляхом його окислення киснем:

2NO + O 2 → 2NO 2

При взаємодії оксид азоту (IV) з водою в присутності кисню виходить азотна кислота:

4NO 2 + 2H 2 O + O 2 → 4HNO 3

При взаємодії азотної кислоти з розчином аміаку виходить нітрат амонію:

HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3

При нагріванні нітрат амонію розпадається на оксид азоту (I) і воду.

Кіслородсодержашіе кислоти також відносяться до гідроксид. Це електроліти, що утворюють при дисоціації в водних розчинах з позитивно заряджених іонів тільки іони водню H +, або, точніше, іони гідроксонію Н 3 О + - гідратований іон водню. Більш загальне визначення: кислоти - це речовини, які є донорами протонів Н +. Залежно від кількості катіонів водню, що утворюються при дисоціації кислоти, кислоти класифікують також як підстави, по основності. Існують одно-, двох-, трьох- і чотирьохосновним кислоти. Наприклад, азотна кислота HNO 3, азотистая кислота HNO 2 -одноосновние кислоти, вугільна кислота H 2 CO 3, сірчана кислота H 2 SO 4 - двохосновні кислоти, ортофосфорна кислота H 3 PO 4 є Трехосновной кислотою, а ортокремнієвої кислота H 4 SiO 4 - чотирьохосновним кислотою.

Номенклатура кисневмісних кислот: по міжнародної систематичною номенклатурою назви кисневмісних кислот формуються, як вказувалося раніше, з урахуванням аниона, що входить до складу кислоти. наприклад:

H 3 PO 4 - тріводород тетраоксофосфат (V) або тріводород ортофосфат

H 2 CO 3 - діводород тріоксокарбонат (IV)

HNO 3 - водень тріоксонітрат (V)

Н 2 SiO 3 - діводород тріоксосілікат (IV) або діводород метасиликат

H 2 SO 4 - діводород тетраоксосульфат (VI) (кількість атомів водню в кислотах можна не вказувати)

За систематичною номенклатурою назви кислот використовують рідко, частіше за все застосовують традиційно сформовані назви, які формуються від російської назви елемента (російська номенклатура) за певними правилами (див. таблицю). У таблиці наведено перелік кисневмісних кислот, солі яких найбільш поширені в природі. Слід звернути увагу, що назва кислотного залишку визначає назву солі і будують його найчастіше по полусістематіческой (міжнародної) номенклатурі від латинської назви елемента. У зв'язку з цим необхідно згадати латинські назви елементів найбільш часто зустрічаються в кислотах, наприклад, N - азот, в російській транскрипції латинської назви звучить як [нітрогеніум], С - вуглець - [карбоніум], S - сірка - [сульфур], Si- кремній - [силіциуму], олово - [станнум], свинець - [плюмбум], миш'як - [арсеникум] і т.д. У таблиці наведені загальні правила, відповідно до яких можна назвати більшість неорганічних кисневмісних кислот інших елементів, їх кислотні залишки і солі.

Таблиця найбільш поширених кисневмісних кислот

Гідросолі і назви їх кислотних залишків будуть розглянуті в розділі «солі». Правила назви кисневмісних кислот і кислотних залишків (за винятком тих, які мають тривіальні назви або їх слід називати за систематичною номенклатурою) наступні:

вища с. о. елемента (дорівнює № групи в періодичної системі) - корінь російської назви елемента + закінчення « ая »або« ов ая »

Н

с. о. - ступінь окислення

кислородсодержащей

кислоти

С.О. елемента< max – корень русского названия элемента +

закінчення « ізграя »або« ов ізграя »

вища С.О. елемента - корінь латинської назви елемента +

Назва суфікс « ат »

кислотного

залишку

с.О. елемента< max – латинська назва елемента + суфікс « іт »

Знаючи наведені правила, легко вивести формули кислот для різних елементів (з урахуванням положення в періодичній системі) і назвати їх. Наприклад, метал Sn - олово (1V гр.) Латинська назва - stannum ( «станнум»):

Max С.О. \u003d +4 Min С.О. \u003d +2

Оксиди: SnO 2 SnO

амфот. амфот.

+ Н 2 Про + Н 2 Про

Н 2 SnO 3 H 2 SnO 2

оловяний а я кислота олов'яні щира кислота

SnO 3 2 SnO 2 2

станн ат- іон, стану ит-іон,

Na 2 SnO 3 - станат Na Na 2 SnO 2 - стань Na

Оксидів деяких елементів відповідають дві кислоти: мета- і ортокіслота, Формально вони відрізняються на одну молекулу Н2О

висновок формули мета і ортокіслоти (Якщо вони існують у даного елемента): при формальному приєднання до оксиду однієї молекули Н 2 О отримуємо формулу метакіслоти, подальше приєднання ще однієї молекули води до формули метакіслоти дозволяє вивести формулу ортокіслоти. Наприклад, виведемо формулу мета- і ортокіслоти, відповідної оксиду P (V):

+ H 2 O + H 2 O

H 2 P 2 O 6  HPO 3 - метафосфорная к-та H 3 PO 4 - ортофосфорна к-та

Наведемо приклад оберненої задачі: назвати солі NaBO 2 і K 3 BO 3. Ступінь окислювання атома бору в цих солях дорівнює +3 (перевірте розрахунок), отже, солі утворені від кислотного оксиду В 2 О 3. Якщо в обох солях ступеня окислення бору однакові, а види кислотних залишків різні, то це солі мета- і ортоборної кислоти. Виведемо формули цих кислот:

В 2 О 3 НВО 2

+ Н 2 Про + Н 2 Про

НВО 2 - Метаборна кислота, Н 3 ВО 3 - ортоборна кислота,

солі - метаборати солі - ортоборати

Назви солей: NaBO 2 - метаборат натрію; Na 3 BO 3 - ортоборат натрію.

структура і хімічні властивості кисневмісних сполук азоту.

Оксид азоту (I) N2 O-веселящійся газ.Безбарвний газ з солодкуватим смаком. Хімічно з водою не реагує. Хімічно малоактивний. Ні з водою, ні з кислотами, ні з лугами, ні з галогенами і ні з озоном не реагує.

при підвищених температурах він розкладається: 2N2O \u003d 2 N2 + O2 При підвищених температурах сильний окислювач.

Окисляє Ме Р, С, S. Ni + N2O \u003d NiO + N2 .N2O + Cu \u003d CuО + N2

При підпалюванні суміші оксиду азоту (I) і аміаку відбувається вибух 3N2O + 2NH3 \u003d 4N2 + 3H2O

2NO + O2 \u003d 2NO2-друга стадія азотної кислоти

При взаємодії з сильними окислювачами N2O може проявляти властивості відновника: 5N2O + 8KMnO4 + 7H2SO4 \u003d 5Mn (NO3) 2 + 3MnSO4 + 4K2SO4 + 7H2O

Оксид азоту (II) NO- безбарвний газ типовий відновник. Єдиний газ, який може вийти при 3000С N2 + O2 \u003d 2NO Не утворює кислоти. З водою не реагує

При температурах вище 1000 С розпадається: NO \u003d N2 + O2

NO характерні також реакції приєднання, в цій реакції NO проявляє властивості відновника з утворенням нітрозілхлоріда: 2NO + Cl2 \u003d 2NOCl

У присутності більш сильних відновників NO проявляє окислювальні властивості: 2NO + 2H2S \u003d N2 + 2S + 2H2O 2NO + 2CO \u003d N2 + CO2

У той же час суміш рівних обсягів NO і H2 при нагріванні вибухає: 2NO + 2H2 \u003d N2 + 2H2O

Оксид азоту (3)N2 O3 нестійкий, існує тільки при низьких Т. Яскраво-синій. При 0С розкладається: N2O3 \u003d NO + NO2 N2O3 + H2O \u003d 2HNO3 N2O3 + 2KOH \u003d 2KNO2 + H2O

оксид азоту (4)NO2 -бурий газ або N2O4-безбарвний. NO2 (бур при нагр) \u003d N2O4 (при охолодж)

Реагує з водою: 3NO2 + H2O \u003d 2HNO3 + NO, Na2O4 + H2O \u003d HNO3 + HNO2.

4NO2 + 2H2O + O2 \u003d 4HNO3-3 стадія отримання азотної кислоти проявляє властивості відновника

При розчиненні NO2 в лугах утворюються як нітрати, так і нітрити: 2NO2 + 2KOH \u003d KNO3 + KNO2 + H2O

Рідкий NO2 застосовується для отримання безводних нітратів: Zn + 2N2O4 \u003d Zn (NO3) 2 + 2NO

взаємодіє з неметалами (фосфор, сірка і вуглець горять в ньому). Ветіхреакціях NO2 - окислювач: 2NO2 + C \u003d CO2 + 2NO, 2NO2 + 4HCl \u003d NOCl + H2O + Cl2

Оксид азоту (V) N2 O5 летючий, гігроскопічний, безбарвний нестійкий.

Уже при кімнатній температурі поступово розкладається: N2O5 \u003d NO2 + O2

Дуже сильний окислювач: N2O5 + I2 \u003d I2O5 + N2. багато органічні речовини при зіткненні з ним займаються.

При розчиненні в воді утворюється азотна киць-та: N2O5 + H2O \u003d HNO3

Розчиняється в лугах з утворенням нітратів: N2O5 + 2NaOH \u003d 2NaNO3 + H2O

оксокислоти:

азотистая кислотаHNO2

Належить до числа слабких кислот і відома тільки в сильно розбавлених водних розчинах.

2 HNO2 + 2 HI \u003d I2 + 2 NO + 2 H2O

3 HNO2↔HNO3 + 2 NO + H2O

При концентруванні розчину або при його нагріванні розпадається: 2HNO2 \u003d NO + NO2 + H2O

Виявляє окислювально-відновну двоїстість. Під дією відновників вона відновлюється, а в реакціях з окислювачами - окислюється до HNO3: HNO2 + Cl2 + H2O \u003d HNO3 + 2HCl
2HNO2 + 2KI + H2SO4 \u003d 2NO + I2 + K2SO4 + 2H2O

5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 \u003d 5HNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Схильна до реакцій диспропорціонування: 3HNO2 \u003d HNO3 + 2NO + H2O

Азотна кислотаHNO3 вже під впливом світла розкладається: HNO3 \u003d 4NO2 + O2 + 2H2O

належить до числа найбільш сильних кислот.

Азотна к-та діє майже на всі метали (викл. Золото, платина, тантал, родій, іридій), перетворюючи їх в нітрати, а деякі метали-в оксиди.

Cu + HNO3 (конц) \u003d Cu (NO3) 2 + NO2 + H2O. Cu + HNO3 (разб) \u003d Cu (NO3) 2 + NO + H2O

Mg + HNO3 (разб) \u003d Mg (NO3) 2 + N2O + H2O. Zn + HNO3 (оченьразб) \u003d Zn (NO3) 2 + NH4NO3 + H2O

оксиди азоту

Азотистая кислота, її солі

Азотна кислота і її солі

1. оксиди азоту

кислотний оксид азот сіль

Всього є п'ять оксидів азоту: N2O, NO - несолеобразующіе оксиди; N2O3, NO2, N2O5 - кислотні оксиди.

а) N2 O - оксид азоту.

Отримують розкладанням нітрату амонію при 250 о С.

NH4NO3 → N2O + 2H2O

Це - газ з приємним слабким запахом. Вдихання малих кількостей цього газу надає п'янке дію, тому називається «звеселяючий газ». У великих дозах викликає втрату больової чутливості. Молекула N2O має лінійну будову

N2O добре розчиняється в Н2О, але стійких з'єднань не утворює. Ні з водою, ні з кислотами, ні з лугами не реагує. Уже при слабкому нагріванні N2O розпадається, виділяючи О2.

2N2O → 2N2 + O2

Тому N2O є окислювачем по відношенню до всіх речовин, які безпосередньо реагують з киснем.

N2O + Н2 \u003d N2 + Н2О.

б) NO - оксид азоту (П). Теж - несолеобразующіе оксид. У звичайних умовах NO - безбарвний газ. У промисловості отримують при окисленні H3N на платиновому каталізаторі при нагріванні:

4NH3 + 5O2 \u003d 4NO + 6H2O

У лабораторії NO отримують дією розведеною HNO3 на Cu:

3Cu + 8HNO3разб. \u003d 3Cu (NO3) 2 + 2NO + 4H2O.

На відміну від всіх інших оксидів азоту NO утворюється також прямим взаємодією простих речовин:

Структурна формула NO така:, один електрон в NO - розпушують, а 6 електронів - зв'язують, тобто порядок зв'язку дорівнює 2,5. Молекула NO досить стійка і її розпад помітний лише при 500оС. NO - хімічно активна сполука, має окислювально-відновної подвійністю. Під дією О2 повітря легко окислюється до NO2, окислюється також галогенами:

2NO + O2 \u003d 2NO2; 2NO + Cl2 \u003d 2NOCl

Як окислювач NO легко окисляє SO2 до SO3;

2SO2 + 2NO \u003d 2SO3 + N2

З воднем (особливо коли рівні об'єми) при нагріванні NO вибухає:

2NO + 2H2 \u003d N2 + 2H2O

У воді NO мало розчиняється і з водою не реагує.

в) NO2 - оксид азоту (IV) - червоно - бурий отруйний газ з характерним запахом.

Його молекула має кутову форму, порядок зв'язку між N і О дорівнює 1,5. Молекула NO2 навіть в парах частково дімерізована:

2NO2 ↔ N2O4 + Q

Ці два з'єднання знаходяться в рівновазі між собою при температурах від -11о до 140оС. Молекула NO2 характеризується високою хімічною активністю. При підвищенні температури NO2 - один з найбільш енергійних окисників (в ньому горять С, S, P). При температурі понад 500оС NO2 розкладається на NO і О2. При розчиненні в воді утворюються дві кислоти:

2N + 4O2 + H2O → HN + 5O3 + HN + 3O2,

тобто NO2 - змішаний ангідрид азотної і азотистої кислот.

За аналогією з лугом:

2NO2 + 2NaOH \u003d NaNO3 + NaNO2 + H2O

4NO2 + O2 + 2H2O \u003d 4HNO3

(Ця реакція використовується в промисловості для отримання HNO3).

У лабораторних умовах NO2 отримують:

або термічним розкладанням нітратів:

2РВ (NO3) 2 \u003d 2РвО + 4NO2 + O2

г). N2 O5 - оксид азоту (V) - азотний ангідрид отримують дегідратацією азотної кислоти фосфорним ангідридом (обережним зневодненням) або окисленням NO2 озоном.

2HNO3 + P2O5 \u003d 2HPO3 + N2O52NO2 + O3 → N2O5 + O2.

N2O5 - це біла кристалічна речовина. При кімнатній температурі N2O5 поступово розкладається на NO2 і О2, при нагріванні вибухає:

2N2O5 \u003d 4NO2 + O2

При взаємодії з Н2О утворює азотну кислоту:

N2O5 + Н2О → 2HNO3

N2O5 - дуже сильний окислювач. Багато органічних речовин при зіткненні з ним займаються.

д). N2 O3 - оксид азоту (Ш) - азотистий ангідрид, утворюється по реакції:

NO2 + NO ↔ N2O3.

Рівновага цієї реакції навіть при 25оС зрушено вліво, тобто N2O3 - малоустойчивое з'єднання. Існує тільки при низьких температурах в твердому стані (світло-сині кристали). У вигляді рідини і пара сильно дисоціює:

N2O3 ↔ NO2 + NO

N2O3 може бути також отриманий при розкладанні HNO2, яка дуже нестійка:

2HNO2 ↔ H2O + N2O3

N2O3 - кислотний оксид, тому легко реагує з лугами:

N2O3 + 2NaOH \u003d 2NaNO2 + H2O

При розчиненні в воді виходить HNO2:

N2O3 + HOH ↔ 2HNO2

Будова N2O3:

2 . азотистая кислота, ее солі

Азотистая кислота HNO2 відома лише в розбавлених водних розчинах. В чистому вигляді не існує. При нагріванні розкладається: 2HNO2 \u003d NO + NO2 + H2O.

HNO2 - кислота середньої сили (К ≈ 5 ∙ 10-4).

Молекула HNO2 існує в двох таутомерних формах:

Нітрити металевих елементів досить стійкі, а нітрити лужних металів навіть возгоняются без розкладання.

Азот в HNO2 має С.О. \u003d +3, тобто проміжна ступінь окислення, тому і кислота, і солі володіють окислювально-відновної подвійністю. Сильні окислювачі переводять NO2- в NO3-:

5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Сильні відновники зазвичай відновлюють NO2- до NO:

2NaNO2 + 2KI + 2H2SO4 → Na2SO4 + 2NO + K2SO4 + I2 + 2H2O

Крім того, сполуки азоту (Ш) схильні до реакцій диспропорціонування:

3HNO2 \u003d HNO3 + 2NO + H2O

2HNO2 \u003d NO + NO2 + H2O

3. Азотна кислота і її солі

Азотну кислоту HNO3 отримують в промисловості каталітичним окисленням NH3 до NO, потім NO окислюють киснем повітря до NO2, а потім суміш NO2 з надлишком повітря поглинають водою (або розведеної HNO3).

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

2NO + O2 → 2NO2

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

У лабораторії HNO3 отримують дією концентрованої. H2SO4 на нітрат натрію:

NaNO3 + H2SO4 \u003d NaHSO4 + HNO3

При звичайних умовах HNO3 - безбарвна рідина (ρ \u003d 1,52г / см3), кипляча при 84,1оС. З водою HNO3 змішується в будь-яких співвідношеннях. У водному розчині HNO3 - сильна кислота, яка практично повністю диссоциирована. При зберіганні HNO3 (особливо при нагріванні і висвітленні) розкладається: 4HNO3 \u003d 4NO2 + O2 + 2H2O.

На повітрі вона «димить», так як її пари з вологою повітря утворюють дрібні крапельки туману.

HNO3 має плоске будова:

Ковалентність азоту в HNO3 дорівнює 4.

HNO3 належить до сильних окислювача. Вона руйнує тваринні і рослинні тканини, пари її отруйні. Окисляє багато метали і неметали:

Cu + 4HNO3 (конц.) \u003d Cu (NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O

3Cu + 8HNO3 (разб.) \u003d 3Cu (NO3) 2 + 2NO + 4H2O

4Zn + 10HNO3 (дуже разб.) \u003d 4Zn (NO3) 2 + NH4NO3 + 3H2O

S + 6HNO3 (конц.) \u003d H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

3P + 5HNO3 (разб.) + 2H2O \u003d 3H3PO4 + 5NO

Суміш з одного обсягу HNO3 і трьох обсягів концентрованої HCl, називається «царської горілкою». Це більш сильний окислювач, ніж HNO3 і реагує з такими благородними металами, як золото і платина, переводячи їх в комплексні хлориди:

Au + HNO3 + 4HCl \u003d NO + 2H2O + H.