질산

HNO3

두 개의 산소 원자와 질소 원자 사이의 질산 분자에서 두 개의 화학 결합이 완전히 동일하다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 즉, 1.5개의 결합입니다. 질소의 산화 상태는 +5이고 원자가는 IV입니다.

물리적 특성

질산 HNO3 순수한 형태 - 날카로운 질식 냄새가 나는 무색 액체로 물에 무한히 용해됩니다. t°pl.= -41°C; t°끓는점 = 82.6°С, r = 1.52g/cm3 . 번개 방전 중에 소량으로 형성되며 빗물에 존재합니다.

N2 + 오2 번개 방전→ 2NO2NO+O2 → 2NO2

빛의 영향으로 질산은 부분적으로 분해되어 NO를 방출합니다.2 이로 인해 연한 갈색을 얻습니다.

4HNO3 빛→ 4NO2 (갈색 가스) + 2H2 오 +에 대한2

고농도 질산은 공기 중에 가스를 방출하며, 밀폐된 병에서는 이 가스가 갈색 증기(질소 산화물)로 감지됩니다. 이들 가스는 독성이 매우 강하므로 흡입하지 않도록 주의해야 합니다. 질산은 많은 유기 물질을 산화시킵니다. 종이와 직물은 이러한 물질을 구성하는 물질의 산화로 인해 파괴됩니다. 농축된 질산은 장기간 접촉 시 심한 화상을 일으키고, 단시간 접촉 시 며칠 동안 피부가 황변됩니다. 피부의 황변은 단백질의 파괴와 황의 방출(농축된 질산에 대한 질적 반응 - 산이 단백질에 작용할 때 원소 황의 방출로 인한 노란색 착색 - 잔토단백질 반응)을 나타냅니다. 즉, 피부 화상입니다. 화상을 예방하려면 고무장갑을 끼고 진한 질산으로 작업해야 합니다.

영수증

1. 실험실 방법 KNO3 +H2 그래서4 (농도) → KHSO4 +HNO3 (가열했을 때)2. 산업적 방법 이는 세 단계로 수행됩니다. a) 백금 촉매 위의 암모니아를 NO로 산화 4NH3 +5O2 → 4NO + 6H2 O (조건: 촉매 – Pt, t = 500˚С)b) 대기 산소에 의한 NO를 NO로 산화2 2NO+O2 → 2NO2 c) 흡수 없음2 과잉 산소가 있는 물4NO2 + 오2 + 2시간2 O ⇔ 4HNO3

화학적 특성

1. 매우 강한 산. 수용액에서는 거의 완전히 해리됩니다.

HNO 3 = H+ + 아니오 3 -

반응:

2. 염기성 산화물 포함

CuO + 2HNO 3 = 구리(아니오 3 ) 2 +H 2 영형

CuO + 2H + +2NO 3 - = 구리 2+ +2NO 3 - +H 2 영형

또는 CuO + 2H + = 구리 2+ +H 2 영형

3. 근거가 있는 것

HNO 3 + NaOH = NaNO 3 +H 2 영형

시간 + + 아니요 3 - +나 + +오 - = 나 + + 아니요 3 - +H 2 영형

또는 H + +오 - =H 2 영형

4. 염분에서 약산을 대체합니다.


2HNO 3 +나 2 콜로라도 3 = 2NaNO 3 +H 2 O+CO 2

2시간 + +2NO 3 - + 2나 + + 콜로라도 3 2- = 2Na + +2NO 3 - +H 2 O+CO 2

2시간 + + 콜로라도 3 2- =H 2 O+CO 2

질산의 특정 특성

강한 산화제

1. 빛과 열에 노출되면 분해됩니다.

t°
4HNO 3 = 2시간 2 O+4NO 2 + 오 2

질산과 진한 황산의 특별한 성질.

질산- HNO3, 산소 함유 일염기 강산. 고체 질산은 단사정계 격자와 사방정계 격자로 두 가지 결정 변형을 형성합니다. 질산은 어떤 비율로든 물과 혼합됩니다. 수용액에서는 거의 완전히 이온으로 해리됩니다. 농도 68.4%, 1기압에서 끓는점 120°C인 물과 공비혼합물을 형성합니다. 두 가지 고체 수화물이 알려져 있습니다: 일수화물(HNO3 H2O)과 삼수화물(HNO3·3H2O).
고농도 HNO3는 빛에서 발생하는 분해 과정으로 인해 일반적으로 갈색을 띕니다.

HNO3 ---> 4NO2 + O2 + 2H2O

가열하면 질산도 같은 반응으로 분해됩니다. 질산은 감압 하에서만 증류(분해 없이)될 수 있습니다.

질산은 강한 산화제 , 진한 질산은 황을 황산으로, 인을 인산으로 산화시키며, 일부 유기 화합물(예: 아민, 히드라진, 테레빈유)은 진한 질산과 접촉하면 자연 발화합니다.

질산의 질소 산화도는 4-5입니다. 산화제 역할을 하는 HNO는 다양한 제품으로 환원될 수 있습니다.

이들 물질 중 어떤 물질이 형성되는지, 즉 주어진 경우에 질산이 얼마나 깊이 환원되는지는 환원제의 성질과 반응 조건, 주로 산의 농도에 따라 달라집니다. HNO 농도가 높을수록 감소 깊이는 줄어듭니다. 농축된 산과 반응하면 가장 자주 방출됩니다.

묽은질산과 반응할 때 활성이 낮은 금속으로, 예를 들어 구리의 경우 NO가 방출됩니다. 보다 활성이 높은 금속(철, 아연)의 경우 형성됩니다.

고도로 묽은 질산은 다음과 반응한다. 활성 금속-아연, 마그네슘, 알루미늄 - 암모늄 이온이 형성되어 산과 함께 질산암모늄을 생성합니다. 일반적으로 여러 제품이 동시에 형성됩니다.

금, 일부 백금족 금속 및 탄탈륨은 전체 농도 범위에서 질산에 대해 불활성이며 다른 금속은 질산과 반응하며 반응 과정은 농도에 따라 결정됩니다. 따라서 농축된 질산은 구리와 반응하여 이산화질소를 형성하고 묽은 질산(II)을 생성합니다.

Cu + 4HNO3----> Cu(NO3)2 + NO2 + 2H2O

3Cu + 8 HNO3 ----> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

대부분의 금속 c 질산과 반응하여 다양한 산화 상태 또는 그 혼합물의 질소 산화물을 방출합니다. 묽은 질산은 활성 금속과 반응할 때 반응하여 수소를 방출하고 질산염 이온을 암모니아로 환원할 수 있습니다.

묽은 질산과 반응하는 일부 금속(철, 크롬, 알루미늄)은 진한 질산에 의해 부동태화되어 그 영향에 저항합니다.

질산과 황산의 혼합물을 '멜란지'라고 합니다. 질산은 니트로 화합물을 얻기 위해 널리 사용됩니다.

염산 3부피와 질산 1부피의 혼합물을 왕수라고 합니다. 왕수는 금을 포함한 대부분의 금속을 용해시킵니다. 강력한 산화 능력은 생성되는 염소 원자와 염화니트로실로 인해 발생합니다.

3HCl + HNO3 ----> NOCl + 2 =2H2O

황산– 색깔이 없는 무거운 기름진 액체. 어떤 비율로든 물과 섞일 수 있습니다.

농축황산공기 중 물을 적극적으로 흡수하여 다른 물질에서 제거합니다. 유기 물질이 진한 황산에 들어가면 종이와 같이 탄화됩니다.

(C6H10O5)n + H2SO4 => H2SO4 + 5nH2O + 6C

진한 황산이 설탕과 반응하면 검은색 경화 스폰지와 유사한 다공성 탄소 덩어리가 형성됩니다.

C12H22O11 + H2SO4 => C + H2O + CO2 + Q

묽은 황산과 진한 황산의 화학적 성질다르다.

희석 용액황산이 반응하다 금속으로 , 전기화학적 전압 계열에서 수소 왼쪽에 위치하며 황산염이 형성되고 수소가 방출됩니다.

집중된 솔루션황산은 가장 높은 산화 상태(+6)의 황 원자가 분자에 존재하기 때문에 강한 산화 특성을 나타내므로 진한 황산은 강력한 산화제입니다. 일부 비금속이 산화되는 방식은 다음과 같습니다.

S + 2H2SO4 => 3SO2 + 2H2O

C + 2H2SO4 => CO2 + 2SO2 + 2H2O

P4 + 8H2SO4 => 4H3PO4 + 7SO2 + S + 2H2O

H2S + H2SO4 => S + SO2 + 2H2O

그녀는 상호 작용 금속으로 , 황산염, 물 및 황 환원 생성물을 형성하면서 수소(구리, 은, 수은) 오른쪽에 있는 금속의 전기화학적 전압 계열에 위치합니다. 집중된 솔루션 황산 반응하지 마세요 금과 백금은 활성이 낮기 때문에 사용됩니다.

a) 저활성 금속은 황산을 이산화황 SO2로 감소시킵니다.

Cu + 2H2SO4 => CuSO4 + SO2 + 2H2O

2Ag + 2H2SO4 => Ag2SO4 + SO2 + 2H2O

b) 중간 활성 금속의 경우 황산 환원의 세 가지 생성물 중 하나가 방출되면서 반응이 가능합니다.

Zn + 2H2SO4 => ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 => 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + 5H2SO4 => 4ZnSO4 + H2S + 2H2O

c) 황 또는 황화수소는 활성 금속과 함께 방출될 수 있습니다.

8K + 5H2SO4 => 4K2SO4 + H2S + 4H2O

6Na + 4H2SO4 => 3Na2SO4 + S + 4H2O

d) 진한 황산은 추위에 있는 알루미늄, 철, 크롬, 코발트, 니켈과 상호 작용하지 않습니다(즉, 가열하지 않음). 이러한 금속의 부동태화가 발생합니다. 따라서 황산은 철제 용기에 담아 운송할 수 있습니다. 그러나 가열되면 철과 알루미늄이 모두 상호 작용할 수 있습니다.

2Fe + 6H2SO4 => Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

2Al + 6H2SO4 => Al2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O

저것. 황 환원의 깊이는 금속의 환원 특성에 따라 달라집니다. 활성 금속(나트륨, 칼륨, 리튬)은 황산을 황화수소로, 전압 범위에 있는 금속은 알루미늄에서 철(유리 황)로, 활성이 낮은 금속은 이산화황으로 감소시킵니다.

산을 얻습니다.

1. 무산소산은 단순물질로부터 비금속의 수소화합물을 합성한 후 이를 물에 용해시켜 얻는다.

비금속 + H 2 = 비금속의 수소 결합

H2 + Cl2 = 2HCl

2. 산소산은 산성 산화물을 물과 반응시켜 얻습니다.

산성 산화물 + H 2 O = 산소산

SO3 + H2O = H2SO4

3. 대부분의 산은 염과 산을 반응시켜 얻을 수 있습니다.

소금 + 산 = 소금 + 산

2NaCl + H2SO4 = 2HCl + Na2SO4

염기는 분자가 금속 원자와 하나 이상의 수산화물 그룹으로 구성된 복잡한 물질입니다.

염기는 해리되어 금속 원소 양이온과 수산화물 음이온을 형성하는 전해질입니다.

예를 들어:
KON = K +1 + OH -1

6.근거의 분류:

1. 분자 내 수산기 수에 따라:

a) · 분자에 하나의 수산화물 그룹이 포함된 단산.

b) · 분자에 두 개의 수산화물 그룹이 포함된 이산.

c) · 삼산, 분자에 세 개의 수산화물 그룹이 포함되어 있습니다.
2. 물에 대한 용해도에 따라 가용성과 불용성.

7. 염기의 물리적 성질:

모든 무기 염기는 고체입니다(수산화암모늄 제외). 염기의 색상은 다양합니다. 수산화칼륨은 흰색, 수산화구리는 파란색, 수산화철은 적갈색입니다.

녹는 근거 만졌을 때 비눗물 같은 느낌을 주는 용액을 형성하는데, 이것이 이러한 물질의 이름이 붙여진 이유입니다. 알칼리.

알칼리는 D.I. Mendeleev의 화학 원소 주기율표에서 10개 원소만을 형성합니다: 6개의 알칼리 금속 - 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프란슘 및 4개의 알칼리 토금속 - 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐.

8. 염기의 화학적 성질:

1. 알칼리 수용액은 지시약의 색을 변화시킨다. 페놀프탈레인 - 진홍색, 메틸 오렌지 - 노란색. 이는 용액에 하이드록소 그룹이 자유롭게 존재함으로써 보장됩니다. 그렇기 때문에 난용성 염기는 그러한 반응을 일으키지 않습니다.

2. 상호작용 :

a) 함께 산: 염기 + 산 = 염 + H 2 O

KOH + HCl = KCl + H2O

b) 함께 산성 산화물:알칼리 + 산성 산화물 = 소금 + H 2 O

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

c) 함께 솔루션:잿물 + 소금 용액 = 새 염기 + 새 소금

2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4

d) 함께 양쪽성 금속: Zn + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2

양쪽성 수산화물:

a) 산과 반응하여 염과 물을 형성합니다.

수산화구리(II) + 2HBr = CuBr2 + 물.

비). 알칼리와 반응: 결과 - 소금과 물(조건: 융합):

Zn(OH)2 + 2CsOH = 소금 + 2H2O.

V). 강한 수산화물과 반응: 수용액에서 반응이 일어나면 결과는 염이 됩니다. Cr(OH)3 + 3RbOH = Rb3

가열되면 물에 불용성인 염기는 염기성 산화물과 물로 분해됩니다.

불용성 염기 = 염기성 산화물 + H2O

Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O

염류 – 이는 산성 분자의 수소 원자가 금속 원자로 불완전하게 대체된 산물이거나 기본 분자의 수산화물 그룹이 산성 잔기로 대체된 산물입니다. .

염류- 이들은 해리되어 금속 원소의 양이온과 산 잔류물의 음이온을 형성하는 전해질입니다.

예를 들어:

K 2 CO 3 = 2K +1 + CO 3 2-

분류:

일반염. 이는 산 분자의 수소 원자가 비금속 원자로 완전히 대체된 산물이거나 염기 분자의 수산화물 그룹이 산성 잔기로 완전히 대체된 산물입니다.

산성염. 이는 다염기산 분자의 수소 원자가 금속 원자로 불완전하게 대체된 산물입니다.

기본 소금.이는 다중산 염기 분자의 수산화물 그룹이 산성 잔기로 불완전하게 대체된 산물입니다.

소금의 종류:

이중염- 두 가지 다른 양이온을 포함하며, 양이온은 다르지만 음이온은 동일한 염의 혼합 용액에서 결정화하여 얻습니다.

혼합염- 두 가지 다른 음이온이 포함되어 있습니다.

수화물염(결정질 수화물) - 결정수 분자를 포함합니다.

복합염- 복합 양이온 또는 복합 음이온을 포함합니다.

특수 그룹은 유기산 염으로 구성됩니다., 그 특성은 무기염의 특성과 크게 다릅니다. 이들 중 일부는 소위 이온성 액체 또는 녹는점이 100°C 미만인 유기염인 "액체 염"이라고 불리는 특별한 종류의 유기염으로 분류될 수 있습니다.

물리적 특성:

대부분의 소금은 흰색 고체입니다. 일부 소금은 색깔이 있습니다. 예를 들어, 오렌지색 중크롬산칼륨, 녹색 황산니켈 등이 있습니다.

물에 대한 용해도에 따라소금은 물에 녹는 것, 물에 약간 녹는 것, 불용성으로 나누어진다.

화학적 특성:

수용액의 가용성 염은 이온으로 해리됩니다.

1. 중염은 산성 잔류물의 금속 양이온과 음이온으로 해리됩니다.

산성염은 금속 양이온과 복합 음이온으로 해리됩니다.

KHSO3 = K + HSO3

· 염기성 금속은 산성 잔류물의 복합 양이온과 음이온으로 해리됩니다.

AlOH(CH 3 COO) 2 = AlOH + 2CH 3 COO

2. 염은 금속과 상호작용하여 새로운 염과 새로운 금속을 형성합니다: Me(1) + Salt(1) = Me(2) + Salt(2)

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu

3. 용액은 알칼리와 상호작용합니다. 염 용액 + 알칼리 용액 = 새로운 염 + 새로운 염기:

FeCl3 + 3KOH = Fe(OH)3 + 3KCl

4. 염은 산과 상호작용합니다. 염 + 산 = 염 + 산:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl

5. 소금은 서로 상호 작용할 수 있습니다. 소금(1) + 소금(2) = 소금(3) + 소금(4):

AgNO 3 + KCl = AgCl + KNO 3

6. 염기성 염은 산과 상호 작용합니다. 염기성 염 + 산 = 중간 염 + H 2 O:

CuOHCl + HCl = CuCl2 + H2O

7. 산성염은 알칼리와 상호작용합니다. 산성염 + 알칼리 = 중간염 + H 2 O:

NaHSO3 + NaOH = Na2SO3 + H2O

8. 가열하면 많은 염이 분해됩니다. MgCO 3 = MgO + CO 2

소금의 대표자와 그 의미:

소금은 생산과 일상 생활 모두에서 널리 사용됩니다.

염산의 염. 가장 일반적으로 사용되는 염화물은 염화나트륨과 염화칼륨입니다.

염화나트륨(식용소금)은 호수와 바닷물에서 분리되며 소금 광산에서도 채굴됩니다. 식탁용 소금은 음식에 사용됩니다. 산업계에서 염화나트륨은 염소, 수산화나트륨, 소다 생산의 원료로 사용됩니다.

염화칼륨은 농업에서 칼륨 비료로 사용됩니다.

황산염. 건축 및 의약 분야에서는 암석(황산칼슘 이수화물)을 소성하여 얻은 반수성 석고가 널리 사용됩니다. 물과 섞이면 빠르게 굳어 황산칼슘 이수화물, 즉 석고가 됩니다.

황산나트륨십수화물은 탄산음료 생산의 원료로 사용됩니다.

질산 염. 질산염은 주로 농업에서 비료로 사용됩니다. 그 중 가장 중요한 것은 질산 나트륨, 질산 칼륨, 질산 칼슘 및 질산 암모늄입니다. 일반적으로 이러한 염을 질산염이라고 합니다.

오르토인산염 중에서 가장 중요한 것은 오르토인산칼슘입니다. 이 소금은 미네랄(인산염과 인회석)의 주성분으로 사용됩니다. 인산염과 인회석은 과인산염 및 침전물과 같은 인산염 비료 생산의 원료로 사용됩니다.

탄산염. 탄산칼슘은 석회를 생산하는 원료로 사용된다.

탄산나트륨(소다)은 유리 생산과 비누 제조에 사용됩니다.
- 탄산칼슘은 석회석, 백악, 대리석 형태로도 자연에서 발견됩니다.

우리가 살고 있는 물질 세계는 하나이며 동시에 무한히 다양합니다. 이 세상의 화학 물질의 통일성과 다양성은 소위 유전 계열에 반영되는 물질의 유전적 연결에서 가장 분명하게 나타납니다.

유전적상호 변환을 기반으로 서로 다른 클래스의 물질 간의 연결을 호출합니다.

무기화학에서 유전계열의 기초가 하나의 화학원소에 의해 형성된 물질로 구성된다면, 유기화학(탄소화합물 화학)에서 유전계열의 기초는 다음과 같은 탄소원자의 수를 갖는 물질로 구성된다. 분자.

지식 통제:

1. 염, 염기, 산, 그 특성, 주요 특징적인 반응을 정의합니다.

2. 산과 염기가 결합하여 수산화물 그룹에 속하는 이유는 무엇입니까? 공통점은 무엇이며 어떻게 다른가요? 알루미늄염 용액에 알칼리를 첨가해야 하는 이유는 무엇이며 그 반대의 경우는 안됩니까?

3. 과제: 불용성 염기의 일반적인 특성을 설명하는 반응식의 예를 제시하십시오.

4. 과제: 주어진 공식에서 금속 원소 원자의 산화 상태를 결정합니다. 산화물과 염기의 산화 상태 사이에서 어떤 패턴을 관찰할 수 있습니까?

숙제:

작업 내용: L2.pp.162-172, 강의 노트 5번 다시 말함.

다이어그램에 따라 가능한 반응 방정식을 작성하고 반응 유형을 표시하십시오. a) HCl + CaO ... ;
b) HCl + Al(OH) 3 ...;
c) Mg + HCl...;
d) Hg + HCl…

물질을 화합물 종류로 나눕니다.물질의 공식: H 2 SO 4, NaOH, CuCl 2, Na 2 SO 4, CaO, SO 3, H 3 PO 4, Fe(OH) 3, AgNO 3, Mg(OH) 2, HCl, ZnO, CO 2 , Cu2O, NO2

강의 번호 6.

주제: 금속. 주기율표에서 금속 원소의 위치. 자연에서 금속을 찾아보세요. 궤조.금속과 비금속(염소, 황, 산소)의 상호 작용.

장비: 화학 원소의 주기율표, 금속 모음, 금속 활동 계열.

주제 학습 계획

(공부에 필요한 질문 목록):

1. 원소의 위치 - 주기율표의 금속, 원자의 구조.

2. 단순 물질로서의 금속. 금속 결합, 금속 결정 격자.

3. 금속의 일반적인 물리적 특성.

4. 자연계에 금속 원소와 그 화합물이 널리 퍼져 있습니다.

5. 금속 원소의 화학적 성질.

6. 부식의 개념.

질산 : 특성 및 반응,
기본 생산

9 등급

아이들은 화학 수업에 오면 새로운 것을 배우고 지식을 적용하고 싶어하며, 특히 독립적으로 정보를 얻고 실험하는 것을 좋아합니다. 이 수업은 학생들이 새로운 물질을 공부할 때 질소 원자의 구조, 화학 결합의 유형, 전해 해리, 산화환원 반응, 실험 수행 시 안전 주의사항 등 이전에 습득한 지식을 사용할 수 있도록 구성되어 있습니다.

목표. ED(전해해리) 이론을 바탕으로 질소산화물의 분류와 특성, 질산의 일반적인 특성을 검토합니다. 묽은 산과 진한 산이 금속과 상호 작용하는 예를 사용하여 학생들에게 질산의 산화 특성을 소개합니다. 질산을 생산하는 방법과 그 응용 분야에 대한 아이디어를 제공하십시오.

장비.학생들 앞의 각 테이블에는 수업 계획, 질산과 금속의 상호 작용에 대한 다이어그램, 시약 세트, 학습한 자료를 통합하기 위한 테스트가 있습니다.

계획

질소 산화물.

질산 분자의 구성과 구조.

질산의 물리적 특성.

질산의 화학적 성질.

질산의 제조.

질산의 적용.

재료 통합(옵션에 따라 테스트)

수업 중

질소 산화물

선생님.질소산화물 공식을 기억하고 쓰세요. 염 형성, 비염 형성이라고 불리는 산화물은 무엇입니까? 왜?

학생들은 독립적으로 다섯 가지 질소 산화물의 공식을 적고, 이름을 짓고, 질소 함유 산소산을 기억하고, 산화물과 산 사이의 대응관계를 확립합니다. 학생 중 한 명이 칠판(테이블)에 글을 씁니다.

테이블

질소산화물, 산, 염의 비교

시연 경험:
질소(IV) 산화물과 물의 상호 작용

선생님. 있는 용기에는아니오 2 약간의 물을 넣고 내용물을 흔든 다음 결과 용액을 리트머스로 테스트하십시오.

우리는 무엇을 보고 있나요? 두 가지 산이 생성되어 용액이 빨간색으로 변합니다.

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

질소의 산화 정도아니오 2 +4와 같습니다. 즉, 이는 용액에서 더 안정한 +3과 +5 사이의 중간이므로 두 개의 산은 산화질소(IV)(아질산과 질산)에 해당합니다.

분자의 구성과 구조

선생님.질산의 분자식을 칠판에 적고, 분자 질량을 계산하고, 원소의 산화 상태를 기록해 보세요. 구조식과 전자식을 쓰세요.

학생들은 다음 공식을 구성합니다(그림 1).

쌀. 1. 질산의 잘못된 구조 및 전자식

선생님.이 공식에 따르면 10개의 전자가 질소 주위를 회전하지만, 그럴 수 없습니다. 왜냐하면... 질소는 두 번째 주기에 속하며 외부 층에 최대 8개의 전자만 가질 수 있습니다. 공여체-수용체 메커니즘에 따라 질소 원자와 산소 원자 중 하나 사이에 공유 결합이 형성된다고 가정하면 이러한 모순이 제거됩니다.(그림 2).

쌀. 2. 질산의 전자식.
질소 원자의 전자는 검은 점으로 표시됩니다.

그러면 질산의 구조식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.(그림 3) :

쌀. 3. 질산의 구조식
(화살표로 표시된 기증자-수용자 결합)

그러나 이중 결합이 두 개의 산소 원자 사이에 고르게 분포되어 있다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 질산에서 질소의 산화 상태는 +5이고 원자가(주)는 4입니다. 왜냐하면 공통 전자쌍이 4개만 있기 때문입니다.

질산의 물리적 성질

선생님.당신 앞에는 희석된 질산과 농축된 질산이 담긴 병이 놓여 있습니다. 관찰한 물리적 특성을 설명하세요..

학생들은 질산을 물보다 무겁고, 노란색을 띠며, 자극적인 냄새가 나는 액체로 묘사합니다. 질산용액은 무색, 무취이다.

선생님. 질산의 끓는점은 +83 °C이고 어는점은 -41 °C입니다. 정상적인 조건에서는 액체입니다. 톡 쏘는 냄새가 나고 보관 중에 노랗게 변하는 것은 농축된 산이 불안정하여 빛이나 열에 노출되면 부분적으로 분해되기 때문으로 설명됩니다.

산의 화학적 성질

선생님. 산이 어떤 물질과 상호 작용하는지 기억하십니까?(학생의 이름.)

당신 앞에 시약이 있고, 나열된 반응*을 수행하고 관찰 내용을 적습니다(반응은 TED의 관점에서 기록되어야 합니다).

이제 질산의 구체적인 특성을 살펴보겠습니다.

저장 중에 산이 노란색으로 변한다는 사실을 확인했습니다. 이제 이를 화학 반응으로 증명하겠습니다.

4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.

(학생들은 반응의 전자 균형을 독립적으로 기록합니다.)

'갈색가스' 방출(NO2) 산에 색을 입힌다.

이 산은 특히 금속에 대해 거동합니다. 금속이 산성 용액에서 수소를 대체한다는 것을 알고 있지만 질산과 상호 작용할 때는 이런 일이 발생하지 않습니다.

다양한 농도의 산이 금속과 반응할 때 방출되는 가스를 보여주는 책상 위의 도표(그림 4)를 보십시오. (다이어그램으로 작업하세요.)

쌀. 4. 질산과 금속의 상호 작용 방식

시연 경험:
진한 질산과 구리의 상호 작용

질산(농도)과 구리 분말 또는 잘게 잘린 구리선 조각의 반응에 대한 매우 효과적인 시연:

학생들은 반응의 전자 균형을 독립적으로 기록합니다.

산성 생산

선생님. 질산 획득 문제를 고려하지 않으면 수업이 불완전해질 것입니다.

실험실 방법: 질산염에 대한 진한 황산의 영향(그림 5).

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

업계에서는 산은 주로 암모니아 법으로 생산됩니다.

쌀. 5. 지금까지 실험실에서 질산을 얻기 위해
오래된 화학도구를 사용하면 편리하다 – 레토르트

2000°C 이상의 온도에서 질소와 산소로부터 산을 생성하는 방법(전기 아크)은 특별히 널리 보급되지 않았습니다.

러시아에서 질산 생산의 역사는 화학자이자 기술자인 Ivan Ivanovich Andreev(1880-1919)의 이름과 관련이 있습니다.

1915년에 그는 암모니아로부터 산을 생산하기 위한 최초의 시설을 만들었고 1917년에 개발된 방법을 공장 규모로 구현했습니다. 첫 번째 공장은 도네츠크에 건설되었습니다.

이 방법에는 여러 단계가 포함됩니다.

1) 암모니아-공기 혼합물의 준비.

2) 백금 메쉬 위의 ​​공기 산소를 이용한 암모니아 산화:

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

3) 산화질소(II)를 산화질소(IV)로 추가 산화:

2NO + O 2 = 2NO 2.

4) 산화질소(IV)를 물에 용해시켜 산을 생성하는 단계:

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

산소가 있는 상태에서 용해가 수행되면 모든 질소산화물(IV)이 질산으로 전환됩니다.

5) 질산을 얻는 마지막 단계는 질소산화물로부터 대기로 방출되는 가스를 정화하는 것입니다. 이러한 가스의 구성은 최대 98% 질소, 2~5% 산소, 0.02~0.15% 질소 산화물입니다. (초기에는 암모니아 산화를 위해 공기 중에 질소가 포함되어 있었습니다.) 이러한 배기 가스의 질소 산화물이 0.02%를 초과하면 특별히 촉매 작용에 의해 질소로 환원됩니다. 왜냐하면 이러한 소량의 산화물이라도 주요 환경 문제를 일으키기 때문입니다.

모든 것을 말한 후에 질문이 생깁니다. 왜 산이 필요한가요?

산의 적용

선생님.질산은 다음의 생산에 사용됩니다: 질소 비료, 주로 질산암모늄(어떻게 얻나요?) 폭발물(왜?); 염료; 질산염에 대해서는 다음 강의에서 다루겠습니다.

재료 고정

정면 수업 조사

– 질산에서 질소의 산화수는 왜 +5이고 원자가는 4인가?

– 질산은 어떤 금속과 반응하지 않나요?

– 염산과 질산을 인식해야 합니다. 테이블에는 구리, 알루미늄, 철의 세 가지 금속이 있습니다. 무엇을 할 것이며 그 이유는 무엇입니까?

시험

옵션 1

1. 다음 중 질소 원자의 에너지 준위 전반에 걸친 전자 분포에 해당하는 일련의 숫자는 무엇입니까?

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

2. 실제로 가능한 반응에 대한 방정식을 완성하십시오.

1) HNO 3 (희석) + Cu...;

2) Zn + HNO3(농축)...;

3) HNO3 + MgCO3...;

4) CuO+KNO3…

3. 질산의 산업적 생산 과정 중 하나를 나타내는 방정식은 무엇인지 표시하십시오.

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

2) 5HNO3 + 3P + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO;

3) N 2 + O 2 = 2NO.

4. 음의 산화 상태는 화합물의 질소에 의해 나타납니다.

1) N2O; 2) 아니오; 3) 아니오 2; 4) 나 3 N.

5. 구리 부스러기와 농축 질산의 상호 작용으로 인해 다음이 형성됩니다.

1) 아니오 2; 2) 아니오; 3) N2; 4) NH 3.

옵션 2

1. 질소의 가장 높은 원자가 값은 다음과 같습니다.

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

2. 나트륨, 알루미늄, 아연, 철, 크롬과 같은 금속과 농축 질산의 가능한 상호 작용을 기록하십시오.

3. 질산 생산의 원료가 되는 물질을 선택하십시오.

1) 질소와 수소;

2) 암모니아, 공기 및 물;

3) 질산염.

4. 농축 질산은 다음과 반응하지 않습니다.

1) 이산화탄소;

2) 염산;

3) 탄소;

4) 수산화바륨.

5. 매우 묽은 산이 마그네슘과 반응하면 다음이 형성됩니다.

1) 아니오 2; 2) 아니오; 3) N2O; 4) NH4NO3.

테스트 답변 옵션 1. 1 – 4; 1) 8HNO 3 (희석) + 3Cu = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O; 2) Zn + 4HNO 3 (농도) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O; 3) 2HNO3 + MgCO3 = Mg(NO3)2 + CO2 + H2O; 3 – 1; 4 – 4; 5 – 1. 옵션 2. 1 – 4; Na + 2HNO 3 (농도) = NaNO 3 + NO 2 + H 2 O, Zn + 4HNO 3 (농도) = Zn(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O; 3 – 2; 4 – 1; 5 – 4.

* 예를 들어, 어린이들에게 다음과 같은 실험실 실험을 하도록 초대할 수 있습니다.

1) 질산용액이 담긴 시험관에 리트머스를 넣고 수산화나트륨용액을 서서히 첨가한다. 관찰한 내용을 적어보세요.

2) 시험관에 분필을 넣고 묽은질산을 넣는다.

3) 시험관에 산화구리(II)를 조금 넣고 묽은질산을 넣는다. 해결책은 어떤 색인가요? 시험관을 홀더에 고정하고 따뜻하게 합니다. 용액의 색깔은 어떻게 변하나요? 색상 변경은 무엇을 의미하나요? – 메모 편집하다.

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고농도 HNO 3는 빛에서 발생하는 분해 과정으로 인해 일반적으로 갈색을 띕니다.

가열하면 질산도 같은 반응으로 분해됩니다. 질산은 감압 하에서만(분해 없이) 증류될 수 있습니다(대기압에서 표시된 끓는점은 외삽법으로 구함).

금, 일부 백금족 금속 및 탄탈륨은 전체 농도 범위에서 질산에 대해 불활성이며 다른 금속은 질산과 반응하며 반응 과정은 농도에 따라 결정됩니다.

강한 일염기산인 HNO 3는 다음과 같이 상호 작용합니다.

a) 염기성 및 양쪽성 산화물의 경우:

c) 염에서 약산을 대체합니다.

끓이거나 빛에 노출되면 질산이 부분적으로 분해됩니다.

모든 농도의 질산은 산화성 산의 특성을 나타내며, 또한 질소는 +4에서 3까지의 산화 상태로 환원됩니다. 환원 깊이는 주로 환원제의 성질과 질산의 농도에 따라 달라집니다. 산화성 산인 HNO 3는 다음과 같이 상호 작용합니다.

a) 금속이 수소 오른쪽의 전압 계열에 있는 경우:

농축된 HNO3

HNO 3 희석

b) 금속이 수소 왼쪽의 전압 계열에 있는 경우:

위의 모든 방정식은 반응의 지배적인 과정만을 반영합니다. 이는 주어진 조건에서 다른 반응의 생성물보다 이 반응의 생성물이 더 많다는 것을 의미합니다. 예를 들어 아연이 질산(용액 중 질산의 질량 분율 0.3)과 반응할 때 생성물은 가장 많은 NO를 함유하지만 또한 (소량 만) 및 NO 2, N 2 O, N 2 및 NH 4 NO 3을 포함합니다.

질산과 금속의 상호작용에서 유일한 일반적인 패턴은 다음과 같습니다. 산이 더 묽어지고 금속의 활성이 높을수록 질소는 더 깊게 환원됩니다.

산 농도 증가 금속 활성 증가

질산은 농축되어 있어도 금 및 백금과 상호 작용하지 않습니다. 철, 알루미늄, 크롬은 차가운 농축 질산으로 부동태화됩니다. 철은 묽은 질산과 반응하고, 산의 농도에 따라 다양한 질소 환원 생성물뿐만 아니라 다양한 철 산화 생성물도 형성됩니다.

질산은 비금속을 산화시키며, 질소는 일반적으로 NO 또는 NO 2로 환원됩니다.

및 복합 물질, 예를 들면 다음과 같습니다.

일부 유기 화합물(예: 아민, 테레빈유)은 농축된 질산과 접촉할 때 자연 발화합니다.

묽은 질산과 반응하는 일부 금속(철, 크롬, 알루미늄, 코발트, 니켈, 망간, 베릴륨)은 농축된 질산에 의해 부동태화되어 그 효과에 저항합니다.

질산과 황산의 혼합물을 '멜란지'라고 합니다.

질산은 니트로 화합물을 얻기 위해 널리 사용됩니다.

염산 3부피와 질산 1부피의 혼합물을 왕수라고 합니다. 왕수는 금과 백금을 포함한 대부분의 금속을 용해시킵니다. 강력한 산화 능력은 생성되는 염소 원자와 염화니트로실로 인해 발생합니다.

질산염

질산은 강산이다. 그 염(질산염)은 금속, 산화물, 수산화물 또는 탄산염에 HNO 3가 작용하여 얻어집니다. 모든 질산염은 물에 잘 녹습니다. 질산이온은 물에서 가수분해되지 않습니다.

질산 염은 가열되면 비가역적으로 분해되며 분해 생성물의 구성은 양이온에 의해 결정됩니다.

a) 마그네슘 왼쪽의 전압 계열에 위치한 금속 질산염:

b) 마그네슘과 구리 사이의 전압 범위에 위치한 금속의 질산염:

c) 수은 오른쪽의 전압 계열에 위치한 금속 질산염:

d) 질산암모늄:

수용액의 질산염은 실제로 산화 특성을 나타내지 않지만 고체 상태의 고온에서는 예를 들어 고체를 융합할 때 강력한 산화제입니다.

알칼리성 용액의 아연과 알루미늄은 질산염을 NH 3로 감소시킵니다.

질산 염(질산염)은 비료로 널리 사용됩니다. 또한 거의 모든 질산염은 물에 잘 녹기 때문에 자연적으로 미네랄 형태로 존재하는 질산염은 극히 적습니다. 칠레산(나트륨) 질산염과 인도산 질산염(질산칼륨)은 예외입니다. 대부분의 질산염은 인공적으로 얻어집니다.

유리와 불소수지-4는 질산과 반응하지 않습니다.

수업 유형:새로운 지식과 기술을 이전하고 습득하는 수업입니다.

목표:산의 일반적인 화학적 특성에 대한 지식을 반복하고 통합합니다. 질산 분자의 구조, 질산의 물리적 및 특정 화학적 특성, 즉 금속과의 상호 작용을 연구합니다. 학생들에게 순수한 질산을 생산하는 산업 및 실험실 방법을 소개합니다.

수업을 통해 다음 사항을 알아야 합니다.

1. 질산 분자의 구성과 구조; 질소 원자에 의해 형성된 공유 결합의 수와 질산 분자의 질소 산화 정도.
2. 질산의 일반적인 화학적 특성: 지시약(리트머스 및 메틸 오렌지), 염기성 및 양쪽성 산화물, 염기, 약하고 휘발성이 높은 산의 염과의 상호 작용.
3. 질산의 특정 화학적 성질: 금속과의 상호작용.
4. 질산을 생산하는 실험실 및 산업 방법.

귀하는 다음을 수행할 수 있어야 합니다.

1. 전해질 해리 이론의 관점에서 화학 반응 방정식을 작성합니다.
2. 전자평형법을 사용하여 농산과 묽은 산과 금속의 상호작용에 대한 반응식을 작성합니다.

방법 및 방법론적 기법:

1. 대화.
2. 질산과 금속의 화학 반응 방정식을 작성하는 학생들의 독립적인 작업입니다.
3. 질산의 일반적인 화학적 특성을 연구하기 위한 실험실 작업
4. 지원 개요를 작성합니다.
5. 창의적인 작품: 질산 획득에 관한 학생의 보고서.
6. 실험 시연 : 희석 및 농축 질산과 구리의 상호 작용.
7. 멀티미디어 프로젝터를 사용하여 슬라이드를 표시합니다.
8. 독립적인 작업 결과에 대한 상호 검증 및 상호 평가.

장비 및 시약:

학생들의 책상에서:질산 용액 HNO 3 (20 - 25%), 지시약 리트머스 및 메틸 오렌지, 수산화 나트륨 용액 NaOH, 황산 구리(II) 용액 CuSO 4, 황산 철(II) 용액 FeSO 4, 산화 구리(II) CuO, 알루미늄 산화물 Al2O 3, 탄산나트륨 용액 Na 2 CO 3, 시험관, 시험관 홀더.
선생님 책상에서:진한 질산 HNO 3 (60 - 65%), 묽은 질산 HNO 3 (30%), 시험관이 있는 랙, 구리선(개), 가스 배출관, 물이 담긴 결정기, 시험관 홀더, 멀티미디어 설치(컴퓨터, 프로젝터 스크린) .

강의 계획:
수업 계획은 칠판에 작성되고 학생들의 책상에 참고 노트를 작성하기 위해 인쇄됩니다(부록 1).

수업 중:

나 반복 .

선생님:이전 수업에서 우리는 몇 가지 질소 화합물을 공부했습니다. 그들을 기억하자.
학생:이들은 암모니아, 암모늄염, 질소 산화물입니다.
선생님:어떤 질소산화물이 산성인가요?
학생:산화질소(III) N 2 O 3 - 무수질소 및 산화질소(V) N 2 O 5 - 무수질소, 이는 질산 HNO3에 해당합니다.
선생님:질산의 정성적, 정량적 조성은 무엇입니까?

교사는 칠판에 질산의 공식을 쓰고 학생에게 산화 상태를 배열하라고 지시한다.

학생:분자는 H, N, O의 세 가지 화학 원소(수소 원자 1개, 질소 원자 1개, 산소 원자 3개)로 구성됩니다.

II HNO 3의 구성 및 구조

선생님:질산 분자는 어떻게 형성됩니까?

교사는 질산에 대한 프레젠테이션을 보여줍니다. (부록 2 - 프레젠테이션, 부록 3 - 프레젠테이션 설명 텍스트)

III 물리적 특성:

선생님:이제 우리는 질산의 물리적 특성을 연구합니다.

학생들은 질산의 물리적 특성에 대한 간단한 설명을 작성합니다.

농질산이 무엇인지 보여주는 시범 테이블에 있는 교사HNO(60~65%)는 무색 액체로 "공기 중 연기가 나는" 액체로 자극적인 냄새가 납니다. 100% 농축HNO 3는 때때로 노란색을 띠는데, 그 이유는 다음과 같습니다. 휘발성이고 불안정하며 실온에서 분해되어 산화질소(IV) 또는 "갈색" 가스이므로 어두운 유리병에 보관됩니다.

교사는 질산 분해의 화학 반응 방정식을 칠판에 적습니다.

선생님:질산은 흡습성이 있으며 어떤 비율로든 물과 섞일 수 있습니다. 수용액에서는 강한 전해질이며 -41.6 0 C의 온도에서 경화됩니다. 실제로는 65% 질산이 사용되는데, 100%와 달리 연기가 나지 않습니다.

IV 화학적 성질

선생님:수업의 다음 단계로 넘어 갑시다. 질산은 강한 전해질이다. 결과적으로 그것은 산의 모든 일반적인 특성을 갖게 됩니다. 산은 어떤 물질과 반응합니까?
학생:지시약, 염기성 및 양쪽성 산화물, 염기, 약하고 휘발성 산의 염, 금속.
선생님:다음은 산의 일반적인 특성입니다.

멀티미디어 설치가 켜져 있습니다. 교사는 산의 일반적인 화학적 특성에 대한 프레젠테이션을 보여줍니다(부록 4).

선생님:수업의 실험 단계를 진행해 봅시다. 귀하의 임무는 질산을 예로 들어 산의 화학적 특성을 확인하는 화학 반응을 수행하는 것입니다. 4명씩 그룹으로 활동하게 됩니다. 책상 위에는 실험실 실험에 대한 지침이 있습니다(부록 5). 노트에 분자 및 이온 형태의 화학 반응에 대한 방정식을 작성해야 합니다.

선생님:질산의 구체적인 화학적 성질에 대해 살펴보겠습니다. 희석되거나 농축된 질산은 금속과 상호작용할 때 수소를 방출하지 않지만 암모니아에서 산화질소(IV)에 이르기까지 다양한 질소 화합물을 방출할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

멀티미디어 설치가 켜져 있습니다. 교사는 질산 감소의 가능한 제품에 대한 프레젠테이션을 보여줍니다(부록 6).

선생님:다이어그램을 살펴 보겠습니다. 모든 사람의 책상에는 금속으로 질산(희석 및 농축)을 감소시키는 계획이 있습니다(부록 7).

1. 묽은 질산과 구리의 반응. 물 위의 산화질소(II) 수집.
2. 진한 질산과 구리의 반응. 산화질소(IV)를 얻습니다.

칠판에 반응식을 적으세요:

교사: 실험을 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.

선생님:금속으로 농축 및 묽은 질산을 환원하는 방법과 127페이지의 교과서를 사용하여 옵션에 대한 독립적인 작업을 진행해 보겠습니다(부록 8). 모두가 자신만의 버전을 만듭니다. 카드-작업이 제공됩니다. 작업시간은 5~7분입니다.

멀티미디어 설치가 켜져 있습니다. 교사는 정답 옵션을 보여줍니다 (부록 9). 학생들은 과제가 올바르게 완료되었는지 확인합니다.

V 질산 HNO3의 제조

학생:(메시지) 실험실에서는 가열 여부에 관계없이 질산칼륨이나 질산나트륨을 진한 황산과 반응시켜 질산을 제조합니다.

산업계에서는 대기 질소로부터 합성된 암모니아의 촉매 산화를 통해 질산이 생성됩니다.

학생은 질산 생산에 대한 다이어그램(부록 10)을 보여주고, 학생들은 노트에 반응 방정식을 적습니다.

VI 결론

선생님:오늘 수업에서는 질산의 구성과 구조에 대해 배웠습니다. 우리는 질산의 예를 사용하여 산의 일반적인 특성을 반복하고 통합했으며 TED 이론, 원자 구조 및 화학 결합 이론에 대한 지식을 통합했습니다. 우리는 질산의 특정 특성, 즉 금속과의 상호 작용을 연구했습니다. 질산을 생산하는 방법에 대해 배웠습니다.

D/z:§ 33, 예. 교과서 128페이지 4;
문제: 4 – 35, 4 – 41 문제집;
메모를 배우십시오.

서지

1. Kuznetsova N.E., Titova I.M., Gara N.N., Zhegin A.Yu. 화학: 일반교육기관 9학년 교과서. – M.: Ventana – Graf, 2004.
2. 어린이를 위한 백과사전. 화학. – M.: 아반타, 2000.
3. 막시멘코 O.O. 화학. 대학 지원자를 위한 안내입니다. – M.: Eksmo, 2003.
4. 폴로신 V.S., 프로코펜코 V.G. 화학을 가르치는 방법에 관한 워크샵. 지도 시간. – M.: 교육, 1989.
5. 마르티넨코 B.V. 화학: 산과 염기. – M.: 교육, 2000.