Азотная кислота HNO3: свойства, получение, применение

Азотная кислота HNO3 — сильная одноосновная кислородсодержащая кислота и сильный окислитель, молярная масса 63 г/моль.

Ключевые факты

Формула
HNO3
Класс
кислота (сильная, одноосновная, кислородсодержащая)
Молярная масса
63 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 63,02 г/моль
Другие названия
царская водка — смесь азотной и соляной кислот, растворяет даже золото
Состояние
жидкость
Степень окисления азота
+5 (высшая)
Валентность азота
IV: пять связей у азота не бывает
Основность
одноосновная, соли — нитраты

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое азотная кислота?

В молекуле азотной кислоты азот имеет высшую степень окисления +5, а валентность IV: одна из связей донорно-акцепторная. Поэтому HNO3 — один из самых сильных окислителей среди кислот, причём окисляет и разбавленная, и концентрированная.

Главное отличие от других сильных кислот: с металлами она почти никогда не выделяет водород. Вместо него образуются оксиды азота, а при очень разбавленной кислоте и активных металлах ещё азот, оксид азота(I) или соль аммония.

Какие физические свойства у азотной кислоты?

Физические свойства: азотная кислота HNO3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниежидкость
Цвет и запахбесцветная, с резким запахом; жёлтеет на свету
Растворимость в водесмешивается с водой в любых отношениях
Летучестьконцентрированная «дымит» на воздухе: пары соединяются с влагой в капельки тумана
Устойчивостьна свету и при нагревании разлагается, поэтому её хранят в тёмной посуде

Какие химические свойства у азотной кислоты?

Азотная кислота реагирует как кислота с основаниями, оксидами и солями. Особые свойства — окислительные: она реагирует почти со всеми металлами, кроме золота и платины, а холодная концентрированная пассивирует железо, алюминий и хром.

  1. С основаниями: нейтрализацияHNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
  2. С основными оксидамиCuO + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
  3. С карбонатамиCaCO3 + 2HNO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2↑
  4. Концентрированная с медью: бурый газCu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2OУсловия: кислота концентрированная
  5. Разбавленная с медью: бесцветный газ3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2OУсловия: кислота разбавленная
  6. Разложение на свету4HNO3 → 4NO2↑ + O2↑ + 2H2OУсловия: свет или нагревание

Чтобы не ошибиться с продуктом, запомните: чем больше воды и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот. У концентрированной кислоты и малоактивного металла продукт — NO2, у разбавленной — NO.

Как получают азотной кислоты?

В промышленности

Азотную кислоту получают из аммиака в три стадии. Аммиак окисляют кислородом воздуха на платиновом катализаторе до оксида азота(II), затем оксид окисляется до оксида азота(IV), а тот поглощают водой при избытке кислорода.

  • 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
  • 2NO + O2 → 2NO2
  • 4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3

В лаборатории (на уровне задания)

В учебниках приводят вытеснение азотной кислоты из нитрата концентрированной серной кислотой при слабом нагревании: менее летучая кислота вытесняет более летучую.

  • NaNO3 + H2SO4 → NaHSO4 + HNO3

Как распознать азотная кислота? Качественная реакция

Нитрат-ион в школьных задачах узнают так: при нагревании с медью в присутствии концентрированной серной кислоты выделяется бурый газ — диоксид азота. Для самой кислоты и белков есть ксантопротеиновая реакция: белок при попадании азотной кислоты окрашивается в жёлтый цвет.

  • Cu + 4H+ + 2NO3− → Cu2+ + 2NO2↑ + 2H2O

Где применяют азотной кислоты?

  • производство азотных удобрений: аммиачной, калийной и натриевой селитры;
  • получение красителей, лекарств и других веществ органической химии;
  • производство взрывчатых веществ для горной промышленности и строительства;
  • травление и очистка металлов, окислитель в ракетном топливе.

Меры предосторожности. Азотная кислота вызывает ожоги и окрашивает кожу в жёлтый цвет, а её пары и бурый газ ядовиты: работать можно только с разрешения учителя, в очках и перчатках, в вытяжном шкафу.

Чему равна молярная масса азотной кислоты?

M(HNO3) = 1 + 14 + 3·16 = 63 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 63,02 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где азотная кислота встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса азотной кислоты?

M(HNO3) = 1 + 14 + 3·16 = 63 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 63,01 г/моль.

Почему азотная кислота не выделяет водород с металлами?

Окислителем в ней служит не ион водорода, а азот со степенью окисления +5. Он забирает электроны у металла и восстанавливается до оксидов азота, азота или иона аммония, а водород остаётся в воде.

Какие металлы пассивирует концентрированная азотная кислота?

Холодная концентрированная кислота пассивирует железо, алюминий и хром: на поверхности образуется плотная оксидная плёнка, и реакция прекращается. При нагревании плёнка разрушается.

Почему азотная кислота жёлтеет?

Она частично разлагается на свету, и в растворе накапливается бурый диоксид азота NO2. Поэтому кислоту хранят в тёмных склянках.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: водород H, азот N, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники