Номер 3, страница 43, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Перечислите особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами.

3. Решение

Взаимодействие азотной кислоты ($HNO_3$) с металлами имеет ряд ключевых особенностей, которые отличают её от большинства других кислот (например, соляной $HCl$ или разбавленной серной $H_2SO_4$). Главная особенность заключается в том, что азотная кислота является сильным окислителем, причём окислителем выступает не ион водорода $H^+$, а атом азота в своей высшей степени окисления +5 ($N^{+5}$) в составе нитрат-иона $NO_3^-$. Из-за этого при реакциях с металлами, как правило, не выделяется водород. Продукты реакции зависят от нескольких факторов.

Первая особенность – зависимость продуктов восстановления азота от концентрации кислоты и активности металла. Общее правило: чем концентрированнее кислота и чем менее активен металл, тем меньше степень восстановления азота.

- При взаимодействии концентрированной $HNO_3$ с металлами азот восстанавливается до оксида азота(IV) ($NO_2$, бурый газ). Пример: $Cu + 4HNO_3(\text{конц.}) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O$.

- При взаимодействии разбавленной $HNO_3$ с металлами средней активности или малоактивными (например, $Cu$, $Ag$) образуется оксид азота(II) ($NO$, бесцветный газ). Пример: $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO\uparrow + 4H_2O$.

- При взаимодействии очень разбавленной $HNO_3$ с активными металлами (например, $Mg$, $Zn$) происходит глубокое восстановление азота до оксида азота(I) ($N_2O$), свободного азота ($N_2$) или даже до нитрата аммония ($NH_4NO_3$), где степень окисления азота -3. Пример: $4Zn + 10HNO_3(\text{оч. разб.}) \rightarrow 4Zn(NO_3)_2 + NH_4NO_3 + 3H_2O$.

Вторая особенность – способность реагировать с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений после водорода. Так как окислителем является $N^{+5}$, азотная кислота может окислять такие металлы, как медь ($Cu$), серебро ($Ag$), ртуть ($Hg$), которые не реагируют с кислотами-неокислителями.

Третья особенность – пассивация. Холодная концентрированная азотная кислота пассивирует некоторые металлы: железо ($Fe$), хром ($Cr$), алюминий ($Al$). На их поверхности образуется плотная, химически инертная оксидная плёнка, которая препятствует дальнейшей реакции. При нагревании или разбавлении кислоты эта плёнка разрушается, и реакция становится возможной.

Четвертая особенность – азотная кислота не реагирует с благородными металлами, такими как золото ($Au$) и платина ($Pt$). Для их растворения используют «царскую водку» – смесь концентрированных азотной и соляной кислот.

Ответ:

Особенности взаимодействия азотной кислоты с металлами заключаются в следующем: 1) В реакциях практически никогда не выделяется водород, так как окислителем является атом азота $N^{+5}$, а не ион $H^+$. 2) Состав продуктов восстановления азота ($NO_2$, $NO$, $N_2O$, $N_2$, $NH_4NO_3$) зависит от концентрации кислоты и активности металла. 3) Азотная кислота способна окислять металлы, стоящие в ряду напряжений после водорода ($Cu$, $Ag$, $Hg$). 4) Холодная концентрированная $HNO_3$ пассивирует некоторые металлы ($Al$, $Fe$, $Cr$), покрывая их защитной оксидной плёнкой.