Номер 2, страница 99 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

2. Сравните по свойствам две кислородсодержащие кислоты азота. Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.

Двумя основными кислородсодержащими кислотами азота являются азотная кислота ($HNO_3$) и азотистая кислота ($HNO_2$). Сравним их свойства по нескольким ключевым параметрам.

1. Кислотные свойства и сила кислот

Сила кислоты определяется ее способностью диссоциировать в водном растворе на ионы водорода ($H^+$) и кислотного остатка.

• Азотная кислота ($HNO_3$) является одной из самых сильных минеральных кислот. В водном растворе она практически полностью диссоциирует на ионы. Степень окисления азота в азотной кислоте равна +5.

  $HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$

• Азотистая кислота ($HNO_2$) — это слабая кислота. Она существует только в разбавленных водных растворах и диссоциирует обратимо и в незначительной степени. Степень окисления азота в азотистой кислоте равна +3.

  $HNO_2 \rightleftharpoons H^+ + NO_2^-$

Ответ: Азотная кислота является сильной кислотой, в то время как азотистая кислота — слабой.

2. Устойчивость

Устойчивость характеризует способность вещества сохранять свой состав при определенных условиях (например, при хранении или нагревании).

• Азотная кислота ($HNO_3$) — относительно устойчивое соединение. Однако концентрированная кислота при хранении на свету или при нагревании медленно разлагается с выделением бурого газа — диоксида азота:

  $4HNO_3(\text{конц.}) \xrightarrow{h\nu, t^\circ} 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow + 2H_2O$

• Азотистая кислота ($HNO_2$) — крайне неустойчивое соединение. Она существует только в холодных разбавленных растворах и легко диспропорционирует (самоокисляется-самовосстанавливается) даже при комнатной температуре с образованием азотной кислоты и оксида азота(II):

  $3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO\uparrow + H_2O$

Ответ: Азотная кислота значительно более устойчива, чем азотистая кислота, которая существует только в разбавленных растворах и легко разлагается.

3. Окислительно-восстановительные свойства

Эти свойства определяются степенью окисления центрального атома азота.

• Азотная кислота ($HNO_3$) проявляет только окислительные свойства, так как азот в ней находится в своей высшей степени окисления (+5) и может только ее понижать. Она является очень сильным окислителем, особенно в концентрированном виде. Продукты восстановления зависят от концентрации кислоты и активности восстановителя.

  Например, реакция с медью (малоактивный металл):

  Концентрированная кислота: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$

  Разбавленная кислота: $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$

• Азотистая кислота ($HNO_2$) проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства, так как азот в ней находится в промежуточной степени окисления (+3). Он может как повышать свою степень окисления до +5 (выступая восстановителем), так и понижать ее (выступая окислителем).

  Как окислитель (в реакции с более сильными восстановителями, например, с иодоводородом):

  $2HNO_2 + 2HI \rightarrow 2NO\uparrow + I_2\downarrow + 2H_2O$

  Здесь азот $N^{+3}$ восстанавливается до $N^{+2}$.

  Как восстановитель (в реакции с более сильными окислителями, например, с перманганатом калия в кислой среде):

  $5HNO_2 + 2KMnO_4 + 3H_2SO_4 \rightarrow 5HNO_3 + 2MnSO_4 + K_2SO_4 + 3H_2O$

  Здесь азот $N^{+3}$ окисляется до $N^{+5}$.

Ответ: Азотная кислота является исключительно сильным окислителем. Азотистая кислота проявляет двойственные окислительно-восстановительные свойства, выступая и окислителем, и восстановителем в зависимости от реагента.