ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 9 класс · § 30
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 30. Нитраты. Применение азотной кислоты и нитратов

Почему нитраты хорошо работают как источники ионов, а при нагревании дают разные продукты?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему нитраты хорошо работают как источники ионов, а при нагревании дают разные продукты?

Исследуем вместе

Разные нитраты — разные продукты нагревания

Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.

Это доля показанного перехода, не измерение времени или скорости.

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

01

Общий анион NO₃⁻

Нитраты — соли азотной кислоты, обычно хорошо растворимые в воде. В растворимых нитратах металл и нитрат-ион разделены: Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻. Количество анионов связано с зарядом катиона.

Нитрат-ион часто остаётся наблюдателем в обменных реакциях. Если к раствору Cu(NO₃)₂ добавить щёлочь, образуется Cu(OH)₂, а NO₃⁻ остаётся в воде. Это позволяет отделить общие свойства аниона от свойств конкретного катиона.

СольКатионЧисло NO₃⁻ на формулу
NaNO₃Na⁺1
Ca(NO₃)₂Ca²⁺2
Al(NO₃)₃Al³⁺3

Нитраты — соли азотной кислоты, обычно хорошо растворимые в воде. В растворимых нитратах металл и нитрат-ион разделены: Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻.

02

Реакции в растворе определяет результат

AgNO₃ с HCl даёт AgCl↓, а Cu(NO₃)₂ со щёлочью — Cu(OH)₂↓. Нитраты удобны как растворимые источники Ag⁺ и Cu²⁺. В сокращённых уравнениях NO₃⁻ отсутствует, если не меняется его состояние.

Более активный металл может восстановить менее активный из раствора его нитрата: Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu. Это ОВР и замещение, а не обмен. Для очень активных металлов необходимо учитывать конкурирующую реакцию с водой.

Серебро

Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓

Медь(II)

Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂↓

Замещение

Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

AgNO₃ с HCl даёт AgCl↓, а Cu(NO₃)₂ со щёлочью — Cu(OH)₂↓. Нитраты удобны как растворимые источники Ag⁺ и Cu²⁺.

Кристаллы сульфата меди

Синие кристаллы медного купороса — сульфата меди(II) с кристаллизационной водой CuSO₄·5H₂O.

Crystal Titan · Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0. Без изменений.

Лабораторная стеклянная посуда

Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.

Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Нагревание разрушает нитрат-ион

Термическое разложение нитратов зависит от катиона. Нитраты Na и K в школьной схеме дают нитрит и O₂; многие другие, например Cu(NO₃)₂, — оксид металла, NO₂ и O₂. AgNO₃ даёт металл Ag, NO₂ и O₂.

Нельзя применять упрощённую границу по ряду активности без исключений: LiNO₃ разлагается с образованием Li₂O. Поэтому полезнее запомнить характерные группы и конкретные примеры. Все уравнения требуют проверки кислорода и азота.

ПримерУравнение при нагревании
KNO₃2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂
Cu(NO₃)₂2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂
AgNO₃2AgNO₃ → 2Ag + 2NO₂ + O₂
LiNO₃4LiNO₃ → 2Li₂O + 4NO₂ + O₂

Термическое разложение нитратов зависит от катиона. Нитраты Na и K в школьной схеме дают нитрит и O₂; многие другие, например Cu(NO₃)₂, — оксид металла, NO₂ и O₂.

04

Азотное питание связано с составом

Многие нитраты служат удобрениями, потому что содержат связанный азот. Его массовую долю считают по всей формуле. Для KNO₃ при M = 101 г/моль доля N равна 14/101 ≈ 13,9 %, а у NH₄NO₃ — 28/80 = 35 %.

Высокая доля азота не делает вещество универсально лучшим удобрением: важны остальные элементы, потребность растений и свойства почвы. Избыток растворимых соединений может вымываться водой, поэтому применение связано с точным учётом количества.

Формула удобрения

Определяем все атомы N

Молярная масса

Суммируем вклады элементов

Доля азота

m(N) в моле / M

Оценка назначения

Учитываем также K, P и условия

Многие нитраты служат удобрениями, потому что содержат связанный азот. Его массовую долю считают по всей формуле.

Соберём главное

Шесть выводов

01Нитраты — соли азотной кислоты, обычно хорошо растворимые в воде. В растворимых нитратах металл и нитрат-ион разделены: Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻.
02AgNO₃ с HCl даёт AgCl↓, а Cu(NO₃)₂ со щёлочью — Cu(OH)₂↓. Нитраты удобны как растворимые источники Ag⁺ и Cu²⁺.
03Термическое разложение нитратов зависит от катиона. Нитраты Na и K в школьной схеме дают нитрит и O₂; многие другие, например Cu(NO₃)₂, — оксид металла, NO₂ и O₂.
04Многие нитраты служат удобрениями, потому что содержат связанный азот. Его массовую долю считают по всей формуле.
05Более активный металл может восстановить менее активный из раствора его нитрата: Zn + Cu(NO₃)₂ → Zn(NO₃)₂ + Cu. Это ОВР и замещение, а не обмен.
06Высокая доля азота не делает вещество универсально лучшим удобрением: важны остальные элементы, потребность растений и свойства почвы. Избыток растворимых соединений может вымываться водой, поэтому применение связано с точным учётом количества.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Анион нитратов?
2. Что характерно для обычных нитратов?
3. Ион-наблюдатель при Cu(NO₃)₂ + NaOH?
4. Что осаждается из AgNO₃ при добавлении Cl⁻?
5. Продукты нагревания KNO₃?
6. Продукты нагревания Cu(NO₃)₂?
7. Почему LiNO₃ надо рассматривать отдельно?
8. Доля N в NH₄NO₃ при M = 80?
9. Сколько N-атомов в формульной единице NH₄NO₃?
10. Почему высокая доля N не означает универсально лучшее удобрение?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 30. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 30. Нитраты. Применение азотной кислоты и нитратов.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
↑

Загрузка прогресса…