Уравнения реакций гидролиза солей азотной и азотистой кислот

Видео:Химия 9 класс (Урок№15 - Азотная кислота. Строение молекулы.Соли азотной кислоты.Азотные удобрения.)Скачать

Гидролиз солей

Задача 901. 

Какова реакция среды в растворах NaNO₃, NH₄NO₃, NaNO₂, NH₄NO₂? Какие из перечисленных солей взаимодействуют в подкисленном серной кислотой растворе: а) с йодидом калия; б) с перманганатом калия? Написать уравнения протекающих реакций.

Решение:
I Гидролиз солей.
а) NaNO₃ – соль сильного основания и сильной кислоты в водных растворах не гидролизуется поэтому реакция среды нейтральная, рН = 7.

б) NH₄NO₃ – соль сильной кислоты и слабого основания, гидролизуется по катиону, так как ион NH₄⁺ с ионом ОН^– с образованием слабого электролита:

NH₄NO₃ ↔ NH₄⁺ + OH^–;

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₄OH + H⁺.

Образовавшийся избыток ионов Н+ придаёт раствору кислую среду, рН < 7.

в) NaNO2 – соль сильного основания и слабой кислоты, гидролизуется по аниону, так как ионы  NO₂^– связываются с ионами Н⁺ воды с образованием слабого электролита HNO₂:

NO₂^– + Н₂О  ↔  НNO₂ + ОН^–

Образовавшийся избыток ОН^– — ионов придаёт раствору щелочную среду, рН > 7.

г) NH₄NO₂ – соль слабого основания и слабой кислоты, поэтому гидролизуется как по катиону, так и по аниону, потому что ионы NH₄⁺ связываются с  ионами ОН^– с образованием слабого электролита NH₄OH, а ионы NO₂^– связываются с ионами Н⁺ с образованием слабого электролита НNO₂:

NH₄NO₂ ↔ NH₄⁺ +  NO₂^–;

NH₄⁺ + H₂O ↔ NH₄OH + H⁺;

NO₂^– + Н₂О ? НNO₂ + ОН^–.

Образовавшиеся в избытке ионы Н⁺ и ОН^– связываются с друг с другом с образованием Н₂О, что придаёт раствору нейтральную среду, рН = 7. Но фактически гидролиз данной соли протекает не равномерно, наблюдается избыток ионов Н⁺, рН < 7. Объясняется это тем, что константа диссоциации NH₄OH гораздо меньше, чем константа диссоциации  НNO₂ [K_D(NH₄OH) = 1,8 ^. 10^-5; К_D(НNO₂) = 4 ^. 10^-4]. Поэтому гидролиз соли будет с незначительным преимуществом протекать по катиону, т. е. в растворе будет наблюдаться некоторый избыток ионов Н⁺, что и будет придавать ему слабо-кислую среду, рН   7.

II Реакции NaNO₃, NH₄NO₃, NaNO₂, NH₄NO₂ с йодидом калия и перманганатом калия.

В NaNO₃ азот находится в своей высшей степени окисления +5, поэтому NaNO₃ как окислитель  не будет вступать в реакции окисления-восстановления с окислителем KMNO₄, а будет вступать в реакцию с восстановителем KI. В NH₄NO₃ содержится два атома азота, один находится в своей самой низкой степени окисления -3 (в ионе NH₄⁺), а другой в своей высшей степени окисления +5 (NO₃^–). Как восстановитель ион NH₄⁺ в присутствии ионов NO₃^– и NO₂^–  не проявляет свои свойства восстановителя, поэтому NH₄NO₃ как и NaNO₃ не будет вступать в реакции окисления-восстановления с KMNO₄, но в реакцию с KI будет вступать в роли окислителя:

2NaNO₃ + 2КI + 2H₂SO₄ = I₂ + 2NO₂↑ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2H₂O

2NH4NO₃ + 2КI + 2H₂SO₄ = I₂ + 2NO₂↑ + (NH₄)₂SO₄ + K₂SO₄ + 2H₂O

В NaNO₂ и NH₄NO₂ атом азота в ионе NO₂^– находится в своей промежуточной степени окисления +3. Поэтому эти соли будут проявлять окислительно-восстановительную двойственность. Под действием КI они восстанавливаются, а под действием KMnO₄ окисляются:

а) 2NaNO₂ + 2КI + 2H₂SO₄ = I₂ + 2NO↑ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + 2H₂O;

    2NH4NO2 + 2КI + 2H2SO4 = I2 + 2NO?+ (NH4)2SO4 + K2SO4 + 2H₂O.

б) 5NaNO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5NaNO₃ + 3H₂O;

    5NH₄NO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5NH₄NO₃ + 3H₂O.

Видео:Гидролиз солей. Теория для задания 23 ЕГЭ по химии.Скачать

Химические свойства азотной кислоты

Задача 902. Написать уравнения взаимодействия азотной кислоты с цинком, ртутью, магнием, медью, серой, углем, йодом. От чего зависит состав продуктов восстановления азотной кислоты?
Решение:
Азотная кислота действует почти на все металлы (за исключением золота, платины, тантала, родия, иридия), превращая их в нитраты, а некоторые в оксиды. Концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы, например, железо, свинец, хром, алюминий.

Состав продуктов восстановления металлов зависит от природы восстановителя (металла) и от условий реакции, прежде всего концентрации кислоты. Чем выше концентрация азотной кислоты, тем менее глубоко она восстанавливается. При реакциях с концентрированной азотной кислотой чаще всего выделяется NO₂. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с малоактивными металлами, например, с медью выделяется NO. При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с более активными металлами – цинк, железо – образуется N₂O. Сильно разбавленная азотная кислота взаимодействует с активными металлами — цинком, магнием, алюминием – с образованием иона аммония NH₄⁺, дающего с кислотой нитрат аммония NH₄NO₃. При действии азотной кислоты на металлы водород не выделяется. 

При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, как и в случае с металлами, восстанавливается до NO₂. 

Более разбавленная азотная кислота обычно восстанавливается до NO. 

Уравнения реакций азотной кислоты с металлами и неметаллами:

а) 4Zn + 10HNO₃(конц.) ↔ 4Zn(NO₃)₂ + N₂O↑+ 5H₂O;

    5Zn + 12HNO₃(разб.) ↔ 5Zn(NO₃)₂ + N₂↑ + 6H₂O;

    4Zn + 10HNO₃(очень разб.) ↔ 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

б) Hg + 4HNO₃(конц.) ↔ Hg(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O;

    3Hg + 8HNO₃(разб.) ↔ 3Hg(NO₃)₂ + 2NO↑+ 4H₂O;

    4Hg + 10HNO₃(очень разб.) ↔ 4Hg(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O.

в) 4Mg + 10HNO₃(конц.) ↔ 4Mg(NO₃)₂ + N₂O↑+ 5H₂O;

    5Mg + 12HNO₃(разб.) ↔ 5Mg(NO₃)2 + N₂↑ + 6H₂O;

    4Mg + 10HNO₃(очень разб.) ↔ 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O.

г) Cu + 4HNO₃(конц.) ↔  Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O;

    3Cu + 8HNO₃(разб.) ↔ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O;

    4Cu + 10HNO₃(очень разб.) ↔ 4Cu(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O.

д) S + 6HNO₃(конц.) ↔ H₂SO₄ + 6NO₂↑ + 2H₂O;

    S + 2HNO₃(разб.) ↔ H₂SO₄ + 2NO↑. 

e) C + 4HNO₃(конц.) ↔ CO₂↑+ 4NO₂↑ + 2H₂O;

    3C + 4HNO₃(разб.) ↔ 3CO₂↑ + 4NO↑ + 2H₂O.

ж) I₂ + 2HNO₃(конц.) ↔ 2HIO + 2NO₂↑;

     3I₂ + 2HNO₃(разб.)  + 2H₂O  ↔ 6HIO + 2NO↑.

Реакция диспропорционирования азотистой кислоты

Задача 903. 
Написать уравнение реакции диспропорционирования НNO₂.
Решение:
Формула азотистой кислоты имеет вид: HNO₂. Азот в азотистой кислоте находится в своей промежуточной степени окисления +3, т. е. из возможных значений для азота. Поэтому HNO₂ проявляет окислительно-восстановительную двойственность, для неё характерно внутримолекулярное самоокисление-самовосстановление. В определённых условиях азотистая кислота претерпевает процесс, в ходе которого одна часть азота окисляется, а другая – восстанавливается. Этот процесс называется самоокислением-самовосстановлением. Самоокислением-самовосстановлением называют также диспропорционированием. Так, в ходе термической диссоциации HNO₂ образуются два оксида азота NO и  NO₂, в которых атомы азота проявляют соответственно степень окисления +2 и +4, т. е. часть атомов азота окисляется, степень окисления атома возрастает от +3 до +4), а другая часть — восстанавливается, степень окисления атома уменьшается от +3 до +2: