Номер 4, страница 324 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 46. Азотная кислота и нитраты - номер 4, страница 324.

Условие.

4. Какие свойства нитратов обусловливают их применение?

Решение.

Решение 2.

Применение нитратов обусловлено их ключевыми физическими и химическими свойствами. Основные области применения определяются следующими характеристиками:

Применение в сельском хозяйстве в качестве удобрений

Это одна из самых масштабных областей применения нитратов, которая базируется на двух их фундаментальных свойствах:

• Высокая растворимость в воде. Подавляющее большинство нитратов являются хорошо растворимыми солями. Это свойство обеспечивает доступность содержащихся в них питательных элементов для корневой системы растений после внесения удобрения в почву.
• Содержание азота в легкоусвояемой форме. Азот — критически важный макроэлемент для растений, необходимый для синтеза белков, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и хлорофилла. В нитратах азот находится в виде нитрат-иона ($NO_3^−$), который напрямую поглощается и используется растениями. Наиболее известные нитратные удобрения — это аммиачная селитра ($NH_4NO_3$), калийная селитра ($KNO_3$), натриевая селитра ($NaNO_3$) и кальциевая селитра ($Ca(NO_3)_2$).

Ответ: Высокая растворимость в воде и содержание азота в доступной для растений форме ($NO_3^−$) обусловливают широкое применение нитратов в качестве азотных минеральных удобрений.

Применение в производстве взрывчатых веществ, ракетного топлива и пиротехнике

Эта сфера применения основана на термической нестойкости нитратов и их сильных окислительных свойствах:

• Термическое разложение с выделением газов. При нагревании нитраты разлагаются, выделяя большой объем газообразных продуктов. Если этот процесс происходит очень быстро в замкнутом объеме, он приводит к взрыву. Например, разложение нитрата аммония: $2NH_4NO_3(тв) \xrightarrow{t>200^{\circ}C} 2N_2(г) + O_2(г) + 4H_2O(г)$.
• Сильные окислительные свойства. Нитрат-ион ($NO_3^−$) является сильным окислителем, так как содержит кислород. При высоких температурах он легко отдает кислород, который поддерживает горение других веществ (горючего) даже в отсутствие доступа воздуха.

Классическим примером является черный порох — смесь нитрата калия ($KNO_3$ — окислитель), угля ($\text{C}$ — горючее) и серы ($\text{S}$ — горючее). Реакция горения: $2KNO_3 + S + 3C \rightarrow K_2S + N_2 \uparrow + 3CO_2 \uparrow$.
В пиротехнике нитраты металлов (например, нитрат стронция $Sr(NO_3)_2$ для красного цвета, нитрат бария $Ba(NO_3)_2$ для зеленого) используются одновременно как окислители и как компоненты, окрашивающие пламя в яркие цвета за счет ионов металлов.

Ответ: Способность нитратов при нагревании разлагаться с выделением кислорода и большого объема газов, то есть проявлять сильные окислительные свойства, лежит в основе их применения как компонентов взрывчатых, пиротехнических составов и твердого ракетного топлива.

Прочие области применения

Различные специфические свойства отдельных нитратов находят применение и в других отраслях:

• Пищевая промышленность. Нитраты натрия ($NaNO_3$) и калия ($KNO_3$) применяются как пищевые добавки-консерванты (E251 и E252) в мясопереработке. Их антимикробное действие подавляет развитие опасных бактерий, в частности, Clostridium botulinum. Также они способствуют сохранению привлекательного розово-красного цвета мясных изделий.
• Медицина. Нитрат серебра ($AgNO_3$), известный как ляпис, обладает антисептическими и прижигающими свойствами. Некоторые органические нитраты (например, нитроглицерин) являются лекарственными препаратами-вазодилататорами, расширяющими кровеносные сосуды, и применяются для купирования приступов стенокардии.
• Производство стекла. Нитраты натрия и калия используются в стекольной промышленности в качестве окислителей. Их добавляют в стекольную массу для её осветления, удаления пузырьков газа и окисления примесей железа($\text{II}$) до железа($III$), что устраняет нежелательный зеленоватый оттенок стекла.

Ответ: Специфические свойства, такие как антимикробное действие (нитраты Na, K), особая физиологическая активность (нитрат Ag, органические нитраты) и сильные окислительные свойства при высоких температурах (нитраты щелочных металлов), определяют применение нитратов в пищевой промышленности, медицине и производстве стекла.