С водой азотная кислота смешивается во всех отношениях, в разбавленных растворах нацело с ней реагируя:
HNO 3 + H 2 O = H 3 O 
+ NO 3 
Азотная кислота и ее растворы – сильные окислители. При разбавлении азотной кислоты ее окислительная активность снижается. В растворах азотной кислоты любой концентрации атомами окислителями являются прежде всего атомы азота, а не водорода. Поэтому при окислении азотной кислотой различных веществ водород если и выделяется, то только как побочный продукт. В зависимости от концентрации кислоты и восстановительной активности другого реагента, продуктами реакции могут быть NO 2 , NO, N 2 O, N 2 и даже NH 4 . Чаще всего образуется смесь газов, но в случае концентрированной азотной кислоты выделяется только диоксид азота:
Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O
3FeS + 30HNO 3 = Fe 2 (SO 4 ) 3 + Fe(NO 3 ) 3 + 27NO 2 + 15H 2 O
В случае разбавленной азотной кислоты чаще всего выделяется монооксид азота:
Fe + 4HNO 3 = Fe(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O
3H 2 S + 2HNO 3 = 2NO + 4H 2 O + 3S
В случае очень разбавленной азотной кислоты, реагирующей с сильным восстановителем (Mg, Al, Zn), образуются ионы аммония:
4Mg + 10HNO 3 = 4Mg(NO 3 ) 2 + NH 4 NO 3 + 3H 2 O
Те металлы, которые пассивируются концентрированной серной кислотой, пассивируются и концентрированной азотной кислотой.
Соли азотной кислоты – нитраты – термически неустойчивые соединения. При нагревании они разлагаются:
2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 ;
2Zn(NO 3 ) 2 = 2ZnO + 4NO 2 + O 2 ;
2AgNO 3 = 2Ag + 2NO 2 + O 2 .
1.Составьте уравнения реакций, данных в тексте параграфа описательно.
2.Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) аммиака, б) азотной кислоты, в) нитрата цинка.
Химические свойства аммиака и азотной кислоты.
16.3. Фосфор
В отличие от атома азота, атом фосфора может образовывать пять ковалентных связей по обменному механизму. Традиционное объяснение этого сводится к возможности возбуждения одного из 3 s -электронов и переход его на 3 d -подуровень.
Элемент фосфор образует довольно много аллотропных модификаций . Из них наиболее устойчивы три модификации: белый фосфор, красный фосфор и черный фосфор. Белый фосфор – воскообразное ядовитое склонное к самовозгоранию на воздухе вещество, состоящее из молекул P 4 . Красный фосфор – немолекулярное менее активное вещество темно-красного цвета с довольно сложным строением. Обычно красный фосфор всегда содержит примесь белого, поэтому и белый, и красный фосфор всегда хранят под слоем воды. Черный фосфор – также немолекулярное вещество со сложным каркасным строением.
Молекулы белого фосфора тетраэдрические, атом фосфора в них трехвалентен. Шаростержневая модель и структурная формула молекулы белого фосфора:
Строение красного фосфора может быть выражено структурной формулой:
Получают фосфор из фосфата кальция при нагревании с песком и коксом:
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3SiO 2 + 5C = 3CaSiO 3 + 2P + 5CO.
Для фосфора наиболее характерны соединения со степенью окисления +V. При взаимодействии с избытком хлора фосфор образует пентахлорид. При сгорании любой аллотропной модификации фосфора в избытке кислорода образуется оксид фосфора(V):
4Р + 5O 2 = 2P 2 O 5 .
Существует две модификации оксида фосфора(V): немолекулярная (с простейшей формулой P 2 O 5 ) и молекулярная (с молекулярной формулой P 4 O 10 ). Обычно оксид фосфора представляет собой смесь этих веществ.
Этот очень гигроскопичный кислотный оксид, реагируя с водой, образует последовательно метафосфорную, дифосфорную и ортофосфорную кислоты:
P 2 O 5 + H 2 O = 2HPO 3 , 2HPO 3 + H 2 O = H 4 P 2 O 7 , H 4 P 2 O 7 + H 2 O = 2H 3 PO 4 .
Ортофосфорная кислота (обычно ее называют просто фосфорной) – трехосновная слабая кислота (см. приложение 13). Это бесцветное кристаллическое вещество, очень хорошо растворимое в воде. При реакции с сильными основаниями в зависимости от соотношения реагентов образует три ряда солей (ортофосфаты, гидроортофосфаты и дигидроортофосфаты – обычно в их названиях приставку "орто" опускают):
H 3 PO 4 + OH = H 2 PO 4 + H 2 O,
H 3 PO 4 + 2OH = HPO 4 2 + 2H 2 O,
H 3 PO 4 + 3OH = PO 4 3 + 3H 2 O.
Большинство средних фосфатов (исключение – соли щелочных элементов кроме лития) нерастворимы в воде. Растворимых кислых фосфатов существенно больше.
Фосфорную кислоту получают из природного фосфата кальция, обрабатывая его избытком серной кислоты. При другом соотношении фосфата кальция и серной кислоты образуется смесь дигидрофосфата и сульфата кальция, используемая в сельском хозяйстве в качестве минерального удобрения под названием "простой суперфосфат":
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 3H 2 SO 4 = 2H 3 PO 4 + 3CaSO 4 ;
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 2H 2 SO 4 = Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2CaSO 4 .
Более ценный "двойной суперфосфат" получают по реакции
Ca 3 (PO 4 ) 2 + 4H 3 PO 4 = 3Ca(H 2 PO 4 ) 3 .
Основным веществом этого минерального удобрения является дигидрофосфат кальция.
1.Составьте молекулярные уравнения реакций, для которых в тексте параграфа приведены ионные уравнения.
2.Составьте уравнения реакций, данных в тексте параграфа описательно.
3.Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) фосфора, б) оксида фосфора(V), в) ортофосфорной кислоты, г) дигидрофосфата натрия.
Химические свойства фосфорной кислоты.
16.4. Углерод
Углерод – основная составная часть всех организмов. В природе встречаются как простые вещества, образованные углеродом (алмаз, графит), так и соединения (углекислый газ, различные карбонаты, метан и другие углеводороды в составе природного газа и нефти). Массовая доля углерода в каменных углях доходит до 97 %.