§ 29. Азотная кислота

Исследуем вместе

Азот повышает степень окисления

Переключай стадии. На схеме выделяется текущая форма вещества, а подпись у стрелки объясняет, какое условие связывает её со следующей.

Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.

Одноосновная кислота с азотом +5

Азотная кислота имеет формулу HNO₃ и один заменяемый кислотный водород. В водном растворе она является сильным электролитом, образуя H⁺ и NO₃⁻. Степень окисления N вычисляют из +1 + x − 6 = 0: x = +5.

Соли кислоты называются нитратами. Для катиона Ca²⁺ нужны два NO₃⁻, поэтому формула Ca(NO₃)₂ содержит скобки. При обычной нейтрализации атом азота сохраняет +5, хотя кислота превращается в соль.

Характеристика	Значение
Формула	HNO₃
Основность	Один замещаемый H
Остаток	NO₃⁻
Степень окисления N	+5

Азотная кислота имеет формулу HNO₃ и один заменяемый кислотный водород. В водном растворе она является сильным электролитом, образуя H⁺ и NO₃⁻.

Общие свойства кислот сохраняются

HNO₃ реагирует с основаниями и основными оксидами, образуя нитрат и воду. В HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O химическая сущность та же, что у нейтрализации HCl: H⁺ + OH⁻ → H₂O.

С карбонатами выделяется CO₂: CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O. Эти примеры не являются ОВР, потому что степени окисления элементов не меняются. Кислотные и окислительные свойства нужно анализировать отдельно.

С основанием

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

С оксидом

2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O

С карбонатом

2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Модель молекулы аммиака NH₃
Три связи N—H и пирамидальная форма молекулы помогают объяснить её полярность и взаимодействие с водой.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Шкала универсального индикатора

Шкала универсального индикатора связывает цвет с диапазоном кислотности; у разных составов шкалы могут различаться.

A.Spielhoff · Wikimedia Commons · CC0. Без изменений.

Реакции с металлами имеют особенность

Азотная кислота окисляет многие металлы за счёт азота +5. В типичных школьных реакциях с металлами H₂ не выделяется: азот восстанавливается до других соединений. Продукт зависит от металла, концентрации и условий.

Медь с разбавленной HNO₃ обычно рассматривают с образованием NO, с концентрированной — NO₂. Это иллюстрации, а не универсальное правило для всех металлов. Холодная концентрированная кислота пассивирует Fe и Al, затрудняя дальнейшую реакцию.

Признак / объект	Что означает	Пояснение
Cu и разбавленная HNO₃	3Cu + 8HNO₃ → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O	N: +5 → +2
Cu и концентрированная HNO₃	Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O	N: +5 → +4
Fe или Al, холодная концентрированная кислота	Пассивация	Важны состояние поверхности и условия

Азотная кислота окисляет многие металлы за счёт азота +5. В типичных школьных реакциях с металлами H₂ не выделяется: азот восстанавливается до других соединений.

Производство начинается с аммиака

При каталитическом окислении NH₃ получают NO, который затем окисляется кислородом до NO₂. Поглощение оксидов азота водой в присутствии O₂ приводит к HNO₃. На разных стадиях азот последовательно повышает степень окисления.

Цепочка NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ сохраняет атомы азота, но не количество молекул без учёта коэффициентов. Для расчётов каждую стадию уравнивают или используют общий баланс элемента при известных выходах.

NH₃

Азот −3

NO

Азот +2

NO₂

Азот +4

HNO₃

Азот +5

При каталитическом окислении NH₃ получают NO, который затем окисляется кислородом до NO₂. Поглощение оксидов азота водой в присутствии O₂ приводит к HNO₃.

Соберём главное

Шесть выводов

01Азотная кислота имеет формулу HNO₃ и один заменяемый кислотный водород. В водном растворе она является сильным электролитом, образуя H⁺ и NO₃⁻.

02HNO₃ реагирует с основаниями и основными оксидами, образуя нитрат и воду. В HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O химическая сущность та же, что у нейтрализации HCl: H⁺ + OH⁻ → H₂O.

03Азотная кислота окисляет многие металлы за счёт азота +5. В типичных школьных реакциях с металлами H₂ не выделяется: азот восстанавливается до других соединений.

04При каталитическом окислении NH₃ получают NO, который затем окисляется кислородом до NO₂. Поглощение оксидов азота водой в присутствии O₂ приводит к HNO₃.

05С карбонатами выделяется CO₂: CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O. Эти примеры не являются ОВР, потому что степени окисления элементов не меняются.

06Цепочка NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ сохраняет атомы азота, но не количество молекул без учёта коэффициентов. Для расчётов каждую стадию уравнивают или используют общий баланс элемента при известных выходах.

Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5

1. Формула азотной кислоты?

HNO₂NH₃H₃NHNO₃

2. Степень N в HNO₃?

+5+3−30

3. Основность HNO₃?

5123

4. Название солей HNO₃?

НитридыКарбонатыНитратыНитриты

5. Формула нитрата кальция?

CaNO₃Ca₂NO₃Ca(NO₂)₂Ca(NO₃)₂

6. Что даёт HNO₃ с NaOH?

NaNO₃ и H₂ONa и H₂NaNO₂ и O₂NH₃

7. Выделяется ли H₂ в типичных школьных реакциях HNO₃ с металлами?

Да, кислород не участвуетНет, обычно восстанавливается азотДа, всегда единственный газТолько с медью обязательно

8. Продукт восстановления N при Cu и разбавленной HNO₃ в учебном примере?

NCl₃NH₄ClNOH₂

9. Холодная концентрированная HNO₃ может пассивировать…

Все благородные газыNaClВодуFe и Al

10. Верная промышленная цепочка?

NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃N₂ → Na → HClNH₃ → CO₂ → H₂SO₄HNO₃ → Fe → NH₃

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 29. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 29. Азотная кислота.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах