Jenis pelajaran: Pelajaran dalam mentransfer dan memperoleh pengetahuan dan keterampilan baru.

Sasaran: Mengulangi dan mengkonsolidasikan pengetahuan tentang sifat kimia umum asam; mempelajari struktur molekul asam nitrat, sifat fisik dan kimia spesifik asam nitrat - interaksinya dengan logam; memperkenalkan siswa pada metode industri dan laboratorium untuk memproduksi asam nitrat murni.

Sebagai hasil dari pelajaran yang perlu Anda ketahui:

1. Komposisi dan struktur molekul asam nitrat; jumlah ikatan kovalen yang dibentuk oleh atom nitrogen dan bilangan oksidasi nitrogen dalam molekul asam nitrat.
2. Sifat kimia umum asam nitrat: interaksi dengan indikator (lakmus dan metil jingga), dengan oksida basa dan amfoter, basa, dengan garam dari asam yang lebih lemah dan lebih mudah menguap.
3. Sifat kimia spesifik asam nitrat: interaksinya dengan logam.
4. Metode laboratorium dan industri untuk memproduksi asam nitrat.

Anda harus mampu:

1. Buatlah persamaan reaksi kimia dari sudut pandang teori disosiasi elektrolitik.
2. Buatlah persamaan reaksi interaksi asam pekat dan asam encer dengan logam menggunakan metode keseimbangan elektron.

Metode dan teknik metodologis:

1. Percakapan.
2. Karya mandiri siswa dalam menyusun persamaan reaksi kimia asam nitrat dengan logam.
3. Pekerjaan laboratorium untuk mempelajari sifat kimia umum asam nitrat;
4. Menyusun kerangka pendukung.
5. Karya kreatif: laporan siswa tentang perolehan asam nitrat.
6. Demonstrasi percobaan: interaksi asam nitrat encer dan pekat dengan tembaga.
7. Tampilkan slide menggunakan proyektor multimedia.
8. Saling verifikasi dan saling menilai hasil kerja mandiri.

Peralatan dan reagen:

Di meja siswa: larutan asam nitrat HNO 3 (20 - 25%), indikator lakmus dan jingga metil, larutan natrium hidroksida NaOH, larutan tembaga (II) sulfat CuSO 4, larutan besi (II) sulfat FeSO 4, tembaga (II) oksida CuO, aluminium oksida Al2O 3, larutan natrium karbonat Na 2 CO 3, tabung reaksi, tempat tabung reaksi.
Di meja guru: asam nitrat pekat HNO 3 (60 - 65%), asam nitrat encer HNO 3 (30%), rak dengan tabung reaksi, kawat tembaga (potongan), tabung saluran keluar gas, alat kristalisasi dengan air, tempat tabung reaksi, instalasi multimedia (komputer, layar proyektor) .

Rencana belajar:
RPP ditulis di papan tulis dan dicetak untuk dijadikan catatan referensi di meja siswa (Lampiran 1)

Selama kelas:

saya Pengulangan.

Guru: Pada pelajaran sebelumnya kita telah mempelajari beberapa senyawa nitrogen. Mari kita ingat mereka.
Murid: Ini adalah amonia, garam amonium, nitrogen oksida.
Guru: Nitrogen oksida manakah yang bersifat asam?
Murid: Nitric oxide (III) N 2 O 3 - nitrous anhydride dan nitrogen oxide (V) N 2 O 5 - nitric anhydride, berhubungan dengan asam nitrat HNO3.
Guru: Bagaimana komposisi kualitatif dan kuantitatif asam nitrat?

Guru menuliskan rumus asam nitrat di papan tulis dan meminta siswa menyusun bilangan oksidasinya

Murid: Molekulnya terdiri dari tiga unsur kimia: H, N, O - satu atom hidrogen, satu atom nitrogen, dan tiga atom oksigen.

II Komposisi dan struktur HNO 3

Guru: Bagaimana molekul asam nitrat terbentuk?

Guru menunjukkan presentasi tentang asam nitrat (Lampiran 2 - presentasi, Lampiran 3 - teks penjelasan presentasi)

AKU AKU AKU Sifat fisik:

Guru: Sekarang kita beralih mempelajari sifat fisik asam nitrat.

Siswa menuliskan uraian singkat tentang sifat fisika asam nitrat.

Guru di meja demonstrasi menunjukkan apa itu asam nitrat pekatHNO (60 – 65%) adalah cairan tidak berwarna, “berasap di udara”, dan berbau menyengat. Terkonsentrasi 100%HNO 3 terkadang berwarna kekuningan karena Ia mudah menguap dan tidak stabil, dan pada suhu kamar terurai, melepaskan oksida nitrat (IV) atau gas “coklat”, oleh karena itu disimpan dalam botol kaca gelap.

Guru menulis di papan tulis persamaan reaksi kimia penguraian asam nitrat:

Guru: Asam nitrat bersifat higroskopis dan dapat bercampur dengan air dalam perbandingan berapa pun. Dalam larutan berair, ini adalah elektrolit kuat; mengeras pada suhu – 41,6 0 C. Dalam praktiknya, asam nitrat 65% digunakan, tidak berasap, tidak seperti 100% - oh.

IV Sifat kimia

Guru: Mari kita lanjutkan ke tahap pelajaran berikutnya. Asam nitrat adalah elektrolit kuat. Oleh karena itu, ia akan memiliki semua sifat umum asam. Zat apa yang bereaksi dengan asam?
Murid: Dengan indikator, dengan oksida basa dan amfoter, dengan basa, dengan garam dari asam lemah dan mudah menguap, dengan logam.
Guru: Berikut sifat umum asam.

Instalasi multimedia dihidupkan. Guru menampilkan presentasi tentang sifat kimia umum asam (Lampiran 4).

Guru: Mari kita lakukan tahap percobaan pelajaran. Tugas Anda adalah melakukan reaksi kimia yang mengkonfirmasi sifat kimia asam, dengan menggunakan asam nitrat sebagai contoh. Anda akan bekerja dalam kelompok yang terdiri dari 4 orang. Di meja terdapat instruksi untuk percobaan laboratorium (Lampiran 5). Di buku catatan Anda, Anda perlu membuat persamaan reaksi kimia dalam bentuk molekul dan ion.

Guru: Mari beralih ke sifat kimia spesifik asam nitrat. Perlu dicatat bahwa asam nitrat, baik encer maupun pekat, tidak melepaskan hidrogen ketika berinteraksi dengan logam, tetapi dapat melepaskan berbagai senyawa nitrogen - dari amonia hingga oksida nitrat (IV).

Instalasi multimedia dihidupkan. Guru menunjukkan presentasi tentang kemungkinan produk reduksi asam nitrat (Lampiran 6).

Guru: Mari kita lihat diagramnya. Di meja setiap orang terdapat skema reduksi asam nitrat (encer dan pekat) dengan logam (Lampiran 7).

1. Reaksi asam nitrat encer dengan tembaga. Pengumpulan oksida nitrat (II) di atas air.
2. Reaksi asam nitrat pekat dengan tembaga. Memperoleh oksida nitrat (IV).

Tuliskan persamaan reaksi di papan tulis:

Guru: Berdasarkan percobaan yang dilakukan, kita dapat menarik kesimpulan:

Guru: Dengan menggunakan skema reduksi asam nitrat pekat dan encer dengan logam, serta buku teks di halaman 127, mari beralih ke kerja mandiri mengenai opsi-opsi (Lampiran 8). Setiap orang melakukan versinya masing-masing. Anda ditawari kartu - tugas. Waktu kerja adalah 5-7 menit.

Instalasi multimedia dihidupkan. Guru menunjukkan pilihan jawaban yang benar (Lampiran 9). Siswa memeriksa apakah tugas telah diselesaikan dengan benar.

V Pembuatan asam nitrat HNO 3

Murid:(pesan) Di laboratorium, asam nitrat dibuat dengan mereaksikan kalium atau natrium nitrat dengan asam sulfat pekat dengan atau tanpa pemanasan:

Dalam industri, asam nitrat diproduksi melalui oksidasi katalitik amonia yang disintesis dari nitrogen atmosfer:

Siswa menunjukkan diagram produksi asam nitrat (Lampiran 10), dan siswa menuliskan persamaan reaksi di buku catatannya.

VI Kesimpulan

Guru: Pada pelajaran hari ini kita belajar tentang komposisi dan struktur asam nitrat. Kami mengulangi dan mengkonsolidasikan sifat umum asam menggunakan contoh asam nitrat, mengkonsolidasikan pengetahuan kami tentang teori TED, teori struktur atom dan ikatan kimia. Kami mempelajari sifat spesifik asam nitrat, yaitu interaksinya dengan logam. Kami belajar tentang metode memproduksi asam nitrat.

D/z:§ 33, mis. 4 di halaman 128 buku teks;
soal: 4 – 35, 4 – 41 buku soal;
belajar catatan.

Bibliografi

1. Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. Kimia: buku teks untuk kelas 9 lembaga pendidikan umum. – M.: Ventana – Graf, 2004.
2. Ensiklopedia untuk anak-anak. Kimia. – M.: Avanta, 2000.
3. Maksimenko O.O. Kimia. Panduan bagi pelamar ke universitas. – M.: Eksmo, 2003.
4. Polosin V.S., Prokopenko V.G. Workshop metode pengajaran kimia. tutorial. – M.: Pendidikan, 1989.
5. Martynenko B.V. Kimia: Asam dan basa. – M.: Pendidikan, 2000.

Asam nitrat dan khasiatnya.

Asam nitrat murni HNO 3 adalah cairan tidak berwarna. Di udara, ia “berasap”, seperti asam klorida pekat, karena uapnya membentuk tetesan kecil kabut dengan uap air di udara.

Asam nitrat tidak kuat. Sudah di bawah pengaruh cahaya, secara bertahap terurai:

4HN0 3 = 4N0 2 + 0 2 + 2H 2 0.

Semakin tinggi suhu dan semakin pekat asamnya, semakin cepat terjadinya dekomposisi. Nitrogen dioksida yang dilepaskan larut dalam asam dan memberinya warna coklat.

Asam nitrat adalah salah satu asam terkuat: dalam larutan encer asam nitrat terurai sempurna menjadi ion H+ dan N0_.

Asam nitrat adalah salah satu zat pengoksidasi yang paling energik. Banyak non-logam mudah teroksidasi olehnya, berubah menjadi asam yang sesuai. Jadi, belerang, ketika direbus dengan asam nitrat, secara bertahap dioksidasi menjadi asam sulfat, fosfor menjadi asam fosfat.

Asam nitrat bekerja pada hampir semua logam (lihat bagian 11.3.2), mengubahnya menjadi nitrat, dan beberapa logam menjadi oksida.

HNO 3 pekat memasivasi beberapa logam.

Bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat adalah +5. Bertindak sebagai zat pengoksidasi, HNO 3 dapat direduksi menjadi berbagai produk:

4 +3 +2 +1 0 -3

N0 2 N 2 0 3 TIDAK N 2 O N 2 NH 4 N0 3

Zat mana yang terbentuk, yaitu seberapa dalam asam nitrat tereduksi dalam kasus tertentu, bergantung pada sifat zat pereduksi dan kondisi reaksi, terutama pada konsentrasi asam. Semakin tinggi konsentrasi HNO3, semakin kecil kedalaman reduksinya. Ketika bereaksi dengan asam pekat, NO2 paling sering dilepaskan. Ketika asam nitrat encer bereaksi dengan logam dengan aktivitas rendah, misalnya tembaga, NO dilepaskan. Dalam kasus logam yang lebih aktif - besi, seng - N2O terbentuk. Asam nitrat yang sangat encer bereaksi dengan logam aktif - seng, magnesium, aluminium - membentuk ion amonium, yang menghasilkan amonium nitrat dengan asam. Biasanya beberapa produk terbentuk secara bersamaan.

Cu + HN0 3(konsentrasi) - Cu(N0 3) 2 + N0 2 + H 2 0;

Cu + HN0 3 (encer) -^ Cu(N0 3) 2 + N0 + H 2 O;

Mg + HN0 3 (diencerkan) -> Mg(N0 3) 2 + N 2 0 + n 2 0;

Zn + HN0 3 (sangat encer) - Zn(N0 3) 2 + NH 4 N0 3 + H 2 0.

Ketika asam nitrat bekerja pada logam, hidrogen biasanya tidak dilepaskan.

Ketika non-logam dioksidasi, asam nitrat pekat, seperti dalam kasus logam, direduksi menjadi NO 2, misalnya

S + 6HNO 3 = H 2 S0 4 + 6N0 2 + 2H 2 0.

ZR + 5HN0 3 + 2N 2 0 = ZN 3 RO 4 + 5N0

Diagram di bawah menggambarkan kasus interaksi asam nitrat yang paling umum dengan logam dan non-logam. Secara umum, reaksi redoks yang melibatkan HNO 3 bersifat kompleks.

Campuran yang terdiri dari 1 volume asam nitrat dan 3-4 volume asam klorida pekat disebut aqua regia. Aqua regia melarutkan beberapa logam yang tidak bereaksi dengan asam nitrat, termasuk “raja logam” - emas. Tindakannya dijelaskan oleh fakta bahwa asam nitrat mengoksidasi asam klorida dengan pelepasan klorin bebas dan pembentukan nitrogen kloroksida (1N), atau nitrosil klorida, N0C1:

HN0 3 + ZNS1 = C1 2 + 2H 2 0 + N0C1.

Nitrosil klorida adalah produk antara reaksi dan terurai:

2N0C1 = 2N0 + C1 2.

Klorin pada saat pelepasannya terdiri dari atom-atom, yang menentukan tingginya kemampuan oksidasi aqua regia. Reaksi oksidasi emas dan platina berlangsung terutama menurut persamaan berikut:

Au + HN0 3 + ZNS1 = AuCl 3 + NO + 2H 2 0;

3Pt + 4HN0 3 + 12HC1 = 3PtCl 4 + 4N0 + 8H 2 0.

Asam nitrat bekerja pada banyak zat organik sedemikian rupa sehingga satu atau lebih atom hidrogen dalam molekul senyawa organik digantikan oleh gugus nitro - NO 2. Proses ini disebut nitrasi dan sangat penting dalam kimia organik.

Garam asam nitrat disebut nitrat. Semuanya larut dengan baik dalam air, dan ketika dipanaskan, mereka terurai, melepaskan oksigen. Dalam hal ini, nitrat dari logam paling aktif diubah menjadi nitrit:

2KN0 3 = 2KN0 2 +O 2

Produksi industri asam nitrat. Metode industri modern untuk memproduksi asam nitrat didasarkan pada oksidasi katalitik amonia dengan oksigen atmosfer. Ketika menjelaskan sifat-sifat amonia, ditunjukkan bahwa amonia terbakar dalam oksigen, dan produk reaksinya adalah air dan nitrogen bebas. Namun dengan adanya katalis, oksidasi amonia dengan oksigen dapat berlangsung berbeda. Jika campuran amonia dan udara dilewatkan melalui katalis, maka pada suhu 750 °C dan komposisi campuran tertentu, konversi NH 3 menjadi N0 hampir sempurna terjadi:

4NH 3 (r) + 5O 2 (g) = 4NO (r) + 6H 2 O (g), AN = -907 kJ.

NO2 yang dihasilkan dengan mudah diubah menjadi NO2, yang jika dicampur dengan air dengan adanya oksigen atmosfer, menghasilkan asam nitrat.

Paduan berbahan dasar platina digunakan sebagai katalis untuk oksidasi amonia.

Asam nitrat yang diperoleh dari oksidasi amonia memiliki konsentrasi tidak melebihi 60%. Jika perlu, itu terkonsentrasi.

Industri ini memproduksi asam nitrat encer dengan konsentrasi 55, 47 dan 45%, dan asam nitrat pekat - 98 dan 97%. Asam pekat diangkut dalam tangki aluminium, asam encer diangkut dalam tangki yang terbuat dari baja tahan asam.

Tiket 5

2. Peranan zat besi dalam proses kehidupan tubuh.

Zat besi di dalam tubuh. Besi terdapat dalam tubuh semua hewan dan tumbuhan (rata-rata sekitar 0,02%); ini diperlukan terutama untuk metabolisme oksigen dan proses oksidatif. Ada organisme (disebut konsentrator) yang mampu mengakumulasinya dalam jumlah besar (misalnya, bakteri besi - hingga 17-20% besi). Hampir seluruh zat besi pada hewan dan tumbuhan terikat pada protein. Kekurangan zat besi menyebabkan terhambatnya pertumbuhan dan klorosis pada tanaman berhubungan dengan berkurangnya pembentukan klorofil. Kelebihan zat besi juga berdampak buruk terhadap perkembangan tanaman, misalnya menyebabkan kemandulan bunga padi dan klorosis. Pada tanah basa, terbentuk senyawa besi yang tidak dapat diserap oleh akar tanaman, dan tanaman tidak menerimanya dalam jumlah yang cukup; di tanah masam, besi berubah menjadi senyawa larut dalam jumlah berlebih. Jika terdapat kekurangan atau kelebihan senyawa besi yang dapat diasimilasikan di dalam tanah, penyakit tanaman dapat terjadi pada area yang luas.

Zat besi masuk ke dalam tubuh hewan dan manusia melalui makanan (sumber terkaya di dalamnya adalah hati, daging, telur, kacang-kacangan, roti, sereal, bayam, dan bit). Biasanya, seseorang menerima 60-110 mg zat besi dalam makanannya, yang secara signifikan melebihi kebutuhan hariannya. Penyerapan zat besi yang diperoleh dari makanan terjadi di bagian atas usus kecil, kemudian memasuki darah dalam bentuk terikat protein dan dibawa bersama darah ke berbagai organ dan jaringan, di mana ia disimpan dalam bentuk zat besi. protein kompleks - feritin. Tempat penyimpanan utama zat besi dalam tubuh adalah hati dan limpa. Karena feritin, semua senyawa yang mengandung zat besi dalam tubuh disintesis: pigmen pernapasan hemoglobin disintesis di sumsum tulang, mioglobin disintesis di otot, sitokrom dan enzim yang mengandung zat besi lainnya disintesis di berbagai jaringan. Zat besi dikeluarkan dari tubuh terutama melalui dinding usus besar (pada manusia, sekitar 6-10 mg per hari) dan sebagian kecil melalui ginjal.

Perkenalan

Anda tertarik dengan florikultura dan datang ke toko untuk membeli pupuk untuk bunga Anda. Saat meninjau berbagai nama dan komposisi, Anda melihat botol berlabel “Pupuk Nitrogen”. Kita membaca komposisinya: "Fosfor, kalsium, ini dan itu... Asam nitrat? Hewan apa ini?!" Biasanya seseorang mengenal asam nitrat dalam lingkungan seperti itu. Dan banyak yang ingin tahu lebih banyak tentangnya. Hari ini saya akan mencoba memuaskan rasa penasaran Anda.

Definisi

Asam nitrat (rumus HNO 3) adalah asam monobasa kuat. Dalam keadaan tidak teroksidasi, seperti pada foto 1. Dalam kondisi normal, ia berbentuk cair, tetapi dapat diubah menjadi wujud agregasi padat. Dan di dalamnya menyerupai kristal yang memiliki kisi monoklinik atau belah ketupat.

Sifat kimia asam nitrat

Ia memiliki kemampuan untuk bercampur dengan baik dengan air, di mana asam ini terdisosiasi hampir sempurna menjadi ion. Asam nitrat pekat berwarna coklat (foto). Ini disediakan oleh penguraian menjadi nitrogen dioksida, air dan oksigen, yang terjadi karena sinar matahari yang mengenainya. Jika Anda memanaskannya, penguraian yang sama akan terjadi. Semua logam bereaksi dengannya, kecuali tantalum, emas dan platinoid (rutenium, rhodium, paladium, iridium, osmium dan platinum). Namun, kombinasinya dengan asam klorida bahkan dapat melarutkan sebagian di antaranya (inilah yang disebut “regia vodka”). Asam nitrat, dengan konsentrasi berapa pun, dapat bertindak sebagai zat pengoksidasi. Banyak zat organik yang dapat terbakar secara spontan ketika berinteraksi dengannya. Dan beberapa logam dalam asam ini akan dipasivasi. Ketika terkena mereka (serta ketika bereaksi dengan oksida, karbonat dan hidroksida), asam nitrat membentuk garamnya, yang disebut nitrat. Yang terakhir larut dengan baik dalam air. Tapi ion nitrat tidak terhidrolisis di dalamnya. Jika Anda memanaskan garam dari asam ini, penguraiannya yang tidak dapat diubah akan terjadi.

Kuitansi

Untuk menghasilkan asam nitrat, amonia sintetik dioksidasi menggunakan katalis platina-rhodium untuk menghasilkan campuran gas nitrogen, yang kemudian diserap oleh air. Ini juga terbentuk ketika kalium nitrat dan besi sulfat dicampur dan dipanaskan.

Aplikasi

Asam nitrat digunakan untuk memproduksi pupuk mineral, bahan peledak dan beberapa zat beracun. Ini digunakan untuk mengetsa formulir pencetakan (papan etsa, klise magnesium, dll.), dan juga untuk mengasamkan larutan pewarna untuk foto. Asam nitrat digunakan untuk memproduksi pewarna dan obat-obatan, dan juga digunakan untuk menentukan keberadaan emas dalam paduan emas.

Efek fisiologis

Mengingat besarnya pengaruh asam nitrat terhadap tubuh, maka tergolong kelas bahaya 3 (cukup berbahaya). Menghirup uapnya menyebabkan iritasi pada saluran pernapasan. Ketika asam nitrat bersentuhan dengan kulit, ia meninggalkan banyak bisul yang membutuhkan waktu lama untuk sembuh. Area kulit yang terkena menjadi ciri khas warna kuning (foto). Secara ilmiah, terjadi reaksi xanthoprotein. Nitrogen dioksida, yang dihasilkan ketika asam nitrat dipanaskan atau terurai dalam cahaya, sangat beracun dan dapat menyebabkan edema paru.

Kesimpulan

Asam nitrat bermanfaat bagi manusia baik dalam keadaan encer maupun murni. Tetapi paling sering ditemukan dalam zat, banyak di antaranya mungkin Anda kenal (misalnya, nitrogliserin).

Asam nitrat: sifat dan reaksi,
produksi yang mendasarinya

kelas 9

Ketika anak-anak mengikuti pelajaran kimia, mereka ingin mempelajari hal-hal baru dan menerapkan pengetahuannya, terutama mereka suka memperoleh informasi dan bereksperimen secara mandiri. Pelajaran ini disusun sedemikian rupa sehingga ketika mempelajari materi baru, siswa dapat menggunakan pengetahuan yang telah diperoleh sebelumnya: struktur atom nitrogen, jenis ikatan kimia, disosiasi elektrolitik, reaksi redoks, tindakan pencegahan keselamatan saat melakukan percobaan.

Sasaran. Tinjau klasifikasi dan sifat nitrogen oksida, serta sifat umum asam nitrat berdasarkan teori disosiasi elektrolitik (ED). Perkenalkan siswa pada sifat oksidatif asam nitrat menggunakan contoh interaksi asam encer dan asam pekat dengan logam. Memberikan gambaran tentang metode produksi asam nitrat dan bidang penerapannya.

Peralatan. Pada setiap meja di depan siswa terdapat RPP, diagram interaksi asam nitrat dengan logam, seperangkat reagen, dan tes untuk memantapkan materi yang dipelajari.

RENCANA

Nitrogen oksida.

Komposisi dan struktur molekul asam nitrat.

Sifat fisik asam nitrat.

Sifat kimia asam nitrat.

Persiapan asam nitrat.

Penerapan asam nitrat.

Konsolidasi materi (uji sesuai pilihan).

SELAMA KELAS

Nitrogen oksida

Guru.Ingat dan tuliskan rumus nitrogen oksida. Oksida manakah yang disebut pembentuk garam, dan oksida mana yang disebut bukan pembentuk garam? Mengapa?

Siswa secara mandiri menuliskan rumus lima oksida nitrogen, menyebutkannya, mengingat asam oksigen yang mengandung nitrogen dan menentukan korespondensi antara oksida dan asam. Salah satu siswa menulis di papan tulis (tabel).

Meja

Perbandingan nitrogen oksida, asam dan garam

Pengalaman demonstrasi:
interaksi nitrogen(IV) oksida dengan air

Guru. Di kapal dengan TIDAK 2 tambahkan sedikit air dan kocok isinya, kemudian uji larutan yang dihasilkan dengan lakmus.

Apa yang kita lihat? Larutan menjadi merah karena terbentuknya dua asam.

2NO 2 + H 2 O = HNO 2 + HNO 3.

Keadaan oksidasi nitrogen di TIDAK 2 sama dengan +4, yaitu ini adalah perantara antara +3 dan +5, yang lebih stabil dalam larutan, oleh karena itu dua asam berhubungan dengan oksida nitrat (IV) - nitrat dan nitrat.

Komposisi dan struktur molekul

Guru.Tuliskan rumus molekul asam nitrat di papan tulis, hitung massa molekulnya dan catat bilangan oksidasi unsur-unsurnya. Tuliskan rumus struktur dan elektroniknya.

Siswa membuat rumus berikut (Gbr. 1).

Beras. 1. Rumus struktur dan elektronik asam nitrat salah

Guru.Menurut rumus ini, sepuluh elektron berputar mengelilingi nitrogen, tetapi hal ini tidak mungkin terjadi, karena... Nitrogen berada pada periode kedua dan hanya dapat memiliki maksimal delapan elektron pada lapisan terluarnya. Kontradiksi ini dihilangkan jika kita mengasumsikan bahwa ikatan kovalen terbentuk antara atom nitrogen dan salah satu atom oksigen menurut mekanisme donor-akseptor.(Gbr. 2).

Beras. 2. Rumus elektronik asam nitrat.
Elektron atom nitrogen ditunjukkan dengan titik hitam

Maka rumus struktur asam nitrat dapat digambarkan sebagai berikut(Gbr. 3) :

Beras. 3. Rumus struktur asam nitrat
(ikatan donor-akseptor ditunjukkan oleh panah)

Namun, secara eksperimental telah dibuktikan bahwa ikatan rangkap terdistribusi secara merata antara dua atom oksigen. Bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat adalah +5, dan valensi (catatan) adalah empat, karena hanya ada empat pasangan elektron yang sama.

Sifat fisik asam nitrat

Guru.Di depan Anda ada botol asam nitrat encer dan pekat. Jelaskan sifat fisik yang Anda amati.

Siswa menggambarkan asam nitrat sebagai cairan yang lebih berat dari air, berwarna kekuningan, dan berbau menyengat. Larutan asam nitrat tidak berwarna dan tidak berbau.

Guru. Saya akan menambahkan bahwa titik didih asam nitrat adalah +83 °C, titik bekunya –41 °C, mis. dalam kondisi normal itu adalah cairan. Bau yang menyengat dan warnanya menjadi kuning selama penyimpanan disebabkan oleh fakta bahwa asam pekat tidak stabil dan terurai sebagian jika terkena cahaya atau panas.

Sifat kimia asam

Guru. Ingat zat apa yang berinteraksi dengan asam?(Nama siswa.)

Di depan Anda adalah reagennya, lakukan reaksi yang tercantum* dan tuliskan pengamatan Anda (reaksi harus ditulis sesuai dengan TED).

Sekarang mari kita beralih ke sifat spesifik asam nitrat.

Kami mencatat bahwa asam berubah menjadi kuning selama penyimpanan, sekarang kami akan membuktikannya dengan reaksi kimia:

4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.

(Siswa secara mandiri mencatat keseimbangan elektronik reaksi.)

Memancarkan "gas coklat"(NO2) mewarnai asam.

Asam ini berperilaku khusus terhadap logam. Anda tahu bahwa logam menggantikan hidrogen dari larutan asam, tetapi hal ini tidak terjadi ketika berinteraksi dengan asam nitrat.

Lihatlah diagram di meja Anda (Gbr. 4), yang menunjukkan gas apa yang dilepaskan ketika asam dengan konsentrasi berbeda bereaksi dengan logam. (Bekerja dengan diagram.)

Beras. 4. Skema interaksi asam nitrat dengan logam

Pengalaman demonstrasi:
interaksi asam nitrat pekat dengan tembaga

Demonstrasi yang sangat efektif dari reaksi asam nitrat (conc.) dengan bubuk tembaga atau potongan kawat tembaga yang dicincang halus:

Siswa secara mandiri mencatat keseimbangan elektronik reaksi:

Produksi asam

Guru. Pelajaran ini tidak akan lengkap jika kita tidak mempertimbangkan masalah memperoleh asam nitrat.

Metode laboratorium: pengaruh asam sulfat pekat pada nitrat (Gbr. 5).

NaNO 3 + H 2 SO 4 = NaHSO 4 + HNO 3.

Di industri asam ini terutama diproduksi dengan metode amonia.

Beras. 5. Memperoleh asam nitrat di laboratorium selama ini
Lebih mudah menggunakan peralatan kimia bekas – retort

Metode pembuatan asam dari nitrogen dan oksigen pada suhu di atas 2000 °C (busur listrik) belum tersebar luas.

Di Rusia, sejarah produksi asam nitrat dikaitkan dengan nama ahli kimia-teknolog Ivan Ivanovich Andreev (1880–1919).

Pada tahun 1915, ia menciptakan instalasi pertama untuk produksi asam dari amonia dan menerapkan metode yang dikembangkan pada skala pabrik pada tahun 1917. Pabrik pertama dibangun di Donetsk.

Metode ini mencakup beberapa langkah.

1) Persiapan campuran amonia-udara.

2) Oksidasi amonia dengan oksigen udara pada jaring platinum:

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O.

3) Oksidasi lebih lanjut dari oksida nitrat (II) menjadi oksida nitrat (IV):

2NO + O 2 = 2NO 2.

4) Melarutkan oksida nitrat (IV) dalam air dan menghasilkan asam:

3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO.

Jika pelarutan dilakukan dengan adanya oksigen, maka semua nitrogen oksida (IV) diubah menjadi asam nitrat.

5) Tahap akhir dalam memperoleh asam nitrat adalah pemurnian gas yang dilepaskan ke atmosfer dari nitrogen oksida. Komposisi gas-gas ini: hingga 98% nitrogen, 2–5% oksigen, dan 0,02–0,15% nitrogen oksida. (Nitrogen awalnya ada di udara yang diambil untuk oksidasi amonia.) Jika oksida nitrogen dalam gas buang ini lebih dari 0,02%, maka oksida tersebut direduksi secara katalitik secara khusus menjadi nitrogen, karena oksida dalam jumlah kecil sekalipun dapat menyebabkan masalah lingkungan yang besar.

Setelah semua hal di atas, muncul pertanyaan: mengapa kita membutuhkan asam?

Penerapan asam

Guru.Asam nitrat digunakan untuk produksi: pupuk nitrogen, dan terutama amonium nitrat (bagaimana cara mendapatkannya?); bahan peledak (mengapa?); pewarna; nitrat, yang akan dibahas pada pelajaran berikutnya.

Memperbaiki materi

Survei kelas frontal

– Mengapa bilangan oksidasi nitrogen dalam asam nitrat +5, dan valensinya empat?

– Logam apa yang tidak bereaksi dengan asam nitrat?

– Anda perlu mengenali asam klorida dan asam nitrat; ada tiga logam di atas meja – tembaga, aluminium dan besi. Apa yang akan kamu lakukan dan mengapa?

Tes

Pilihan 1

1. Deret angka manakah yang sesuai dengan distribusi elektron melintasi tingkat energi dalam atom nitrogen?

1) 2, 8, 1; 2) 2, 8, 2; 3) 2, 4; 4) 2, 5.

2. Lengkapi persamaan reaksi yang layak secara praktis:

1) HNO 3 (encer) + Cu...;

2) Zn + HNO 3 (konsentrasi) ... ;

3) HNO 3 + MgCO 3 ... ;

4) CuO + KNO 3 ... .

3. Tunjukkan persamaan mana yang menggambarkan salah satu tahapan proses produksi industri asam nitrat.

1) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O;

2) 5HNO 3 + 3P + 2H 2 O = 3H 3 PO 4 + 5NO;

3) N 2 + O 2 = 2TIDAK.

4. Bilangan oksidasi negatif ditunjukkan oleh nitrogen dalam senyawa:

1) N 2 O; 2) TIDAK; 3) TIDAK 2; 4) Tidak 3 N.

5. Interaksi serutan tembaga dengan asam nitrat pekat menyebabkan pembentukan:

1) TIDAK 2; 2) TIDAK; 3) N 2; 4) NH3.

pilihan 2

1. Nilai valensi nitrogen tertinggi adalah:

1) 1; 2) 2; 3) 5; 4) 4.

2. Tuliskan kemungkinan interaksi asam nitrat pekat dengan logam berikut: natrium, aluminium, seng, besi, kromium.

3. Pilih zat yang merupakan bahan baku produksi asam nitrat:

1) nitrogen dan hidrogen;

2) amonia, udara dan air;

3) nitrat.

4. Asam nitrat pekat tidak bereaksi dengan:

1) karbon dioksida;

2) asam klorida;

3) karbon;

4) barium hidroksida.

5. Ketika asam yang sangat encer bereaksi dengan magnesium, akan terbentuk:

1) TIDAK 2; 2) TIDAK; 3) N 2 O; 4) NH 4 TIDAK 3.

* Misalnya, Anda dapat mengajak anak-anak melakukan percobaan laboratorium berikut.

1) Tambahkan lakmus ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan asam nitrat dan tambahkan larutan natrium hidroksida secara bertahap. Tuliskan pengamatan Anda.

2) Masukkan sedikit kapur ke dalam tabung reaksi dan tambahkan asam nitrat encer.

3) Masukkan sejumlah tembaga(II) oksida ke dalam tabung reaksi dan tambahkan asam nitrat encer. Apa warna solusinya? Jepit tabung reaksi pada dudukannya dan hangatkan. Bagaimana warna larutan berubah? Apa arti perubahan warna tersebut? – Catatan sunting.

Salah satu produk terpenting yang digunakan manusia adalah asam nitrat. Rumus zatnya adalah HNO 3 dan juga memiliki berbagai sifat fisika dan kimia yang membedakannya dengan asam anorganik lainnya. Dalam artikel kami, kami akan mempelajari sifat-sifat asam nitrat, mengenal metode pembuatannya, dan juga mempertimbangkan ruang lingkup penerapan zat tersebut di berbagai industri, kedokteran, dan pertanian.

Ciri-ciri sifat fisik

Asam nitrat yang diperoleh di laboratorium, rumus strukturnya diberikan di bawah ini, adalah cairan tidak berwarna dengan bau tidak sedap, lebih berat dari air. Ia menguap dengan cepat dan memiliki titik didih rendah +83 °C. Senyawa ini mudah bercampur dengan air dalam proporsi berapa pun, membentuk larutan dengan konsentrasi berbeda-beda. Selain itu, asam nitrat dapat menyerap uap air dari udara, sehingga merupakan zat higroskopis. Rumus struktur asam nitrat bersifat ambigu dan dapat memiliki dua bentuk.

Asam nitrat tidak ada dalam bentuk molekul. Dalam larutan berair dengan berbagai konsentrasi, zat tersebut berbentuk partikel berikut: H 3 O + - ion hidronium dan anion residu asam - NO 3 -.

Interaksi asam-basa

Asam nitrat, yang merupakan salah satu asam terkuat, berperan dalam pertukaran dan netralisasi. Dengan demikian, senyawa tersebut berpartisipasi dalam proses metabolisme dengan oksida basa, menghasilkan produksi garam dan air. Reaksi netralisasi adalah sifat kimia dasar semua asam. Produk interaksi basa dan asam akan selalu berupa garam dan air yang bersesuaian:

NaOH + HNO 3 → NaNO 3 + H 2 O

Reaksi dengan logam

Dalam molekul asam nitrat, rumusnya adalah HNO 3, nitrogen menunjukkan bilangan oksidasi tertinggi, sama dengan +5, sehingga zat tersebut memiliki sifat pengoksidasi. Sebagai asam kuat, ia mampu bereaksi dengan logam dalam rangkaian aktivitas logam hingga hidrogen. Namun, tidak seperti asam lainnya, asam juga dapat bereaksi dengan unsur logam pasif, misalnya tembaga atau perak. Reagen dan produk interaksi ditentukan oleh konsentrasi asam itu sendiri dan aktivitas logam.

Encerkan asam nitrat dan khasiatnya

Jika fraksi massa HNO 3 adalah 0,4-0,6, maka senyawa tersebut menunjukkan semua sifat asam kuat. Misalnya, ia berdisosiasi menjadi kation hidrogen dan anion dari residu asam. Indikator dalam suasana asam, misalnya lakmus ungu, berubah warna menjadi merah jika terdapat ion H+ berlebih. Ciri terpenting reaksi asam nitrat dengan logam adalah ketidakmampuannya melepaskan hidrogen, yang dioksidasi menjadi air. Sebaliknya, berbagai senyawa terbentuk - nitrogen oksida. Misalnya, dalam proses interaksi perak dengan molekul asam nitrat, rumusnya adalah HNO 3, nitrogen monoksida, air dan garam - perak nitrat - ditemukan. Keadaan oksidasi nitrogen dalam anion kompleks menurun dengan penambahan tiga elektron.

Asam nitrat bereaksi dengan unsur logam aktif, seperti magnesium, seng, kalsium, membentuk oksida nitrat, yang valensinya paling kecil, yaitu sama dengan 1. Garam dan air juga terbentuk:

4Mg + 10HNO3 = NH4NO3 + 4Mg(NO3)2 + 3H2O

Jika asam nitrat yang rumus kimianya HNO 3 sangat encer, maka hasil interaksinya dengan logam aktif akan berbeda. Ini mungkin amonia, nitrogen bebas atau oksida nitrat (I). Itu semua tergantung pada faktor eksternal, yang meliputi tingkat penggilingan logam dan suhu campuran reaksi. Misalnya persamaan interaksinya dengan seng adalah sebagai berikut:

Zn + 4HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

Asam HNO 3 (96-98%) pekat dalam reaksi dengan logam direduksi menjadi nitrogen dioksida, dan ini biasanya tidak bergantung pada posisi logam dalam deret N. Beketov. Hal ini terjadi dalam banyak kasus ketika berinteraksi dengan perak.

Mari kita ingat pengecualian aturan tersebut: asam nitrat pekat dalam kondisi normal tidak bereaksi dengan besi, aluminium, dan kromium, tetapi memasivasinya. Ini berarti bahwa lapisan oksida pelindung terbentuk pada permukaan logam, mencegah kontak lebih lanjut dengan molekul asam. Campuran zat dengan asam klorida pekat dengan perbandingan 3:1 disebut aqua regia. Ia memiliki kemampuan untuk melarutkan emas.

Bagaimana asam nitrat bereaksi dengan bukan logam

Sifat pengoksidasi yang kuat dari suatu zat mengarah pada fakta bahwa dalam reaksinya dengan unsur-unsur non-logam, unsur-unsur tersebut berubah menjadi bentuk asam yang sesuai. Misalnya belerang dioksidasi menjadi asam sulfat, boron menjadi asam borat, dan fosfor menjadi asam fosfat. Persamaan reaksi di bawah mengkonfirmasi hal ini:

S 0 + 2HN V O 3 → H 2 S VI O 4 + 2N II O

Persiapan asam nitrat

Metode laboratorium yang paling nyaman untuk memperoleh suatu zat adalah interaksi nitrat dengan pekat. Ini dilakukan dengan pemanasan rendah, menghindari kenaikan suhu, karena dalam hal ini produk yang dihasilkan terurai.

Dalam industri, asam nitrat dapat diproduksi dengan beberapa cara. Misalnya nitrogen dan hidrogen diperoleh dari udara. Produksi asam terjadi dalam beberapa tahap. Produk antara adalah nitrogen oksida. Pertama, nitrogen monoksida NO terbentuk, kemudian dioksidasi oleh oksigen atmosfer menjadi nitrogen dioksida. Akhirnya, dalam reaksi dengan air dan oksigen berlebih, asam nitrat encer (40-60%) dihasilkan dari NO 2. Jika didistilasi dengan asam sulfat pekat, fraksi massa HNO 3 dalam larutan dapat ditingkatkan menjadi 98.

Metode produksi asam nitrat yang dijelaskan di atas pertama kali diusulkan oleh pendiri industri nitrogen di Rusia I. Andreev pada awal abad ke-20.

Aplikasi

Seperti yang kita ingat, rumus kimia asam nitrat adalah HNO 3. Ciri-ciri sifat kimia apa yang menentukan penggunaannya jika asam nitrat adalah produk produksi kimia skala besar? Ini adalah kemampuan oksidasi suatu zat yang tinggi. Ini digunakan dalam industri farmasi untuk mendapatkan obat-obatan. Zat tersebut berfungsi sebagai bahan awal sintesis senyawa peledak, plastik, dan pewarna. Asam nitrat digunakan dalam teknologi militer sebagai zat pengoksidasi bahan bakar roket. Sejumlah besar digunakan dalam produksi jenis pupuk nitrogen yang paling penting - sendawa. Mereka membantu meningkatkan hasil tanaman pertanian yang paling penting dan meningkatkan kandungan protein dalam buah-buahan dan massa hijau.

Area penerapan nitrat

Setelah memeriksa sifat dasar, produksi dan penggunaan asam nitrat, kami akan fokus pada penggunaan senyawa terpentingnya - garam. Bukan hanya pupuk mineral, beberapa di antaranya sangat penting dalam industri militer. Misalnya, campuran yang terdiri dari 75% kalium nitrat, 15% batubara halus, dan 5% belerang disebut bubuk hitam. Ammonal, bahan peledak, diperoleh dari amonium nitrat, serta batu bara dan bubuk aluminium. Sifat menarik dari garam asam nitrat adalah kemampuannya terurai saat dipanaskan.

Selain itu, produk reaksi akan bergantung pada ion logam mana yang termasuk dalam garam. Jika unsur logam terletak pada rangkaian aktivitas di sebelah kiri magnesium, nitrit dan oksigen bebas ditemukan dalam produk. Jika logam yang termasuk dalam nitrat berkisar dari magnesium hingga tembaga inklusif, maka ketika garam dipanaskan, nitrogen dioksida, oksigen, dan oksida dari unsur logam tersebut akan terbentuk. Garam perak, emas atau platinum pada suhu tinggi membentuk logam bebas, oksigen dan nitrogen dioksida.

Dalam artikel kami, kami menemukan rumus kimia asam nitrat dalam kimia, dan ciri-ciri sifat pengoksidasi apa yang paling penting.