- Азотистая кислота
- Аммиак, химические свойства, получение
- Аммиак. физические и химические свойства аммиака, получение, применение. соли аммония
- Оксид азота (i)
- Оксид азота (ii)
- Оксид азота (iv)
- Оксид азота (v)
- Соли азотистой кислоты — нитриты
- Соли азотной кислоты — нитраты
- Способы получения азота
- Физические свойства аммиака:
- Химические свойства
- Химические свойства азота
Азотистая кислота
Азотистая кислота HNO2— слабая, одноосновная, химически неустойчивая кислота.
Получение азотистой кислоты.
Азотистую кислоту легко получить вытеснением из нитритов более сильной кислотой.
Например, соляная кислота вытесняет азотистую кислоту из нитрита серебра:
AgNO2 HCl → HNO2 AgCl
Химические свойства.
1.Азотистая кислота HNO2 существует только в разбавленных растворах, при нагревании она разлагается:
3HNO2 → HNO3 2NO H2O
без нагревания азотистая кислота также разлагается:
2HNO2 → NO2 NO H2O
2. Азотистая кислота взаимодействует с сильными основаниями.
Например, с гидроксидом натрия:
HNO2 NaOH → NaNO2 H2O
3.За счет азота в степени окисления 3 азотистая кислота проявляет слабые окислительные свойства. Окислительные свойства HNO2 проявляет только при взаимодействии с сильными восстановителями.
Например, HNO2 окисляет иодоводород:
2HNO2 2HI → 2NO I2 2H2O
Азотистая кислота также окисляет иодиды в кислой среде:
2НNO2 2KI 2H2SO4 → K2SO4 I2 2NO 2H2O
Азотистая кислота окисляет соединения железа (II):
2HNO2 3H2SO4 6FeSO4 → 3Fe2(SO4)3 N2 4H2O
4. За счет азота в степени окисления 3 азотистая кислота проявляет сильные восстановительные свойства. Под действием окислителей азотистая кислота переходит в азотную.
Например, хлор окисляет азотистую кислоту до азотной кислоты:
HNO2 Cl2 H2O → HNO3 2HCl
Кислород и пероксид водорода также окисляют азотистую кислоту:
2HNO2 O2 → 2HNO3
HNO2 H2O2 → HNO3 H2O
Соединения марганца (VII) окисляют HNO2:
5HNO2 2HMnO4 → 2Mn(NO3)2 HNO3 3H2O
Аммиак, химические свойства, получение
1
H
1,008
1s1
2,2
Бесцветный газ
t°пл=-259°C
t°кип=-253°C
2
He
4,0026
1s2
Бесцветный газ
t°кип=-269°C
3
Li
6,941
2s1
0,99
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=180°C
t°кип=1317°C
4
Be
9,0122
2s2
1,57
Светло-серый металл
t°пл=1278°C
t°кип=2970°C
5
B
10,811
2s2 2p1
2,04
Темно-коричневое аморфное вещество
t°пл=2300°C
t°кип=2550°C
6
C
12,011
2s2 2p2
2,55
Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал
t°пл=3550°C
t°кип=4830°C
7
N
14,007
2s2 2p3
3,04
Бесцветный газ
t°пл=-210°C
t°кип=-196°C
8
O
15,999
2s2 2p4
3,44
Бесцветный газ
t°пл=-218°C
t°кип=-183°C
9
F
18,998
2s2 2p5
4,0
Бледно-желтый газ
t°пл=-220°C
t°кип=-188°C
10
Ne
20,180
2s2 2p6
Бесцветный газ
t°пл=-249°C
t°кип=-246°C
11
Na
22,990
3s1
0,93
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=98°C
t°кип=892°C
12
Mg
24,305
3s2
1,31
Серебристо-белый металл
t°пл=649°C
t°кип=1107°C
13
Al
26,982
3s2 3p1
1,61
Серебристо-белый металл
t°пл=660°C
t°кип=2467°C
14
Si
28,086
3s2 3p2
1,9
Коричневый порошок / минерал
t°пл=1410°C
t°кип=2355°C
15
P
30,974
3s2 3p3
2,2
Белый минерал / красный порошок
t°пл=44°C
t°кип=280°C
16
S
32,065
3s2 3p4
2,58
Светло-желтый порошок
t°пл=113°C
t°кип=445°C
17
Cl
35,453
3s2 3p5
3,16
Желтовато-зеленый газ
t°пл=-101°C
t°кип=-35°C
18
Ar
39,948
3s2 3p6
Бесцветный газ
t°пл=-189°C
t°кип=-186°C
19
K
39,098
4s1
0,82
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=64°C
t°кип=774°C
20
Ca
40,078
4s2
1,0
Серебристо-белый металл
t°пл=839°C
t°кип=1487°C
21
Sc
44,956
3d1 4s2
1,36
Серебристый металл с желтым отливом
t°пл=1539°C
t°кип=2832°C
22
Ti
47,867
3d2 4s2
1,54
Серебристо-белый металл
t°пл=1660°C
t°кип=3260°C
23
V
50,942
3d3 4s2
1,63
Серебристо-белый металл
t°пл=1890°C
t°кип=3380°C
24
Cr
51,996
3d5 4s1
1,66
Голубовато-белый металл
t°пл=1857°C
t°кип=2482°C
25
Mn
54,938
3d5 4s2
1,55
Хрупкий серебристо-белый металл
t°пл=1244°C
t°кип=2097°C
26
Fe
55,845
3d6 4s2
1,83
Серебристо-белый металл
t°пл=1535°C
t°кип=2750°C
27
Co
58,933
3d7 4s2
1,88
Серебристо-белый металл
t°пл=1495°C
t°кип=2870°C
28
Ni
58,693
3d8 4s2
1,91
Серебристо-белый металл
t°пл=1453°C
t°кип=2732°C
29
Cu
63,546
3d10 4s1
1,9
Золотисто-розовый металл
t°пл=1084°C
t°кип=2595°C
30
Zn
65,409
3d10 4s2
1,65
Голубовато-белый металл
t°пл=420°C
t°кип=907°C
31
Ga
69,723
4s2 4p1
1,81
Белый металл с голубоватым оттенком
t°пл=30°C
t°кип=2403°C
32
Ge
72,64
4s2 4p2
2,0
Светло-серый полуметалл
t°пл=937°C
t°кип=2830°C
33
As
74,922
4s2 4p3
2,18
Зеленоватый полуметалл
t°субл=613°C
(сублимация)
34
Se
78,96
4s2 4p4
2,55
Хрупкий черный минерал
t°пл=217°C
t°кип=685°C
35
Br
79,904
4s2 4p5
2,96
Красно-бурая едкая жидкость
t°пл=-7°C
t°кип=59°C
36
Kr
83,798
4s2 4p6
3,0
Бесцветный газ
t°пл=-157°C
t°кип=-152°C
37
Rb
85,468
5s1
0,82
Серебристо-белый металл
t°пл=39°C
t°кип=688°C
38
Sr
87,62
5s2
0,95
Серебристо-белый металл
t°пл=769°C
t°кип=1384°C
39
Y
88,906
4d1 5s2
1,22
Серебристо-белый металл
t°пл=1523°C
t°кип=3337°C
40
Zr
91,224
4d2 5s2
1,33
Серебристо-белый металл
t°пл=1852°C
t°кип=4377°C
41
Nb
92,906
4d4 5s1
1,6
Блестящий серебристый металл
t°пл=2468°C
t°кип=4927°C
42
Mo
95,94
4d5 5s1
2,16
Блестящий серебристый металл
t°пл=2617°C
t°кип=5560°C
43
Tc
98,906
4d6 5s1
1,9
Синтетический радиоактивный металл
t°пл=2172°C
t°кип=5030°C
44
Ru
101,07
4d7 5s1
2,2
Серебристо-белый металл
t°пл=2310°C
t°кип=3900°C
45
Rh
102,91
4d8 5s1
2,28
Серебристо-белый металл
t°пл=1966°C
t°кип=3727°C
46
Pd
106,42
4d10
2,2
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1552°C
t°кип=3140°C
47
Ag
107,87
4d10 5s1
1,93
Серебристо-белый металл
t°пл=962°C
t°кип=2212°C
48
Cd
112,41
4d10 5s2
1,69
Серебристо-серый металл
t°пл=321°C
t°кип=765°C
49
In
114,82
5s2 5p1
1,78
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=156°C
t°кип=2080°C
50
Sn
118,71
5s2 5p2
1,96
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=232°C
t°кип=2270°C
51
Sb
121,76
5s2 5p3
2,05
Серебристо-белый полуметалл
t°пл=631°C
t°кип=1750°C
52
Te
127,60
5s2 5p4
2,1
Серебристый блестящий полуметалл
t°пл=450°C
t°кип=990°C
53
I
126,90
5s2 5p5
2,66
Черно-серые кристаллы
t°пл=114°C
t°кип=184°C
54
Xe
131,29
5s2 5p6
2,6
Бесцветный газ
t°пл=-112°C
t°кип=-107°C
55
Cs
132,91
6s1
0,79
Мягкий серебристо-желтый металл
t°пл=28°C
t°кип=690°C
56
Ba
137,33
6s2
0,89
Серебристо-белый металл
t°пл=725°C
t°кип=1640°C
57
La
138,91
5d1 6s2
1,1
Серебристый металл
t°пл=920°C
t°кип=3454°C
58
Ce
140,12
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=798°C
t°кип=3257°C
59
Pr
140,91
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=931°C
t°кип=3212°C
60
Nd
144,24
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1010°C
t°кип=3127°C
61
Pm
146,92
f-элемент
Светло-серый радиоактивный металл
t°пл=1080°C
t°кип=2730°C
62
Sm
150,36
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1072°C
t°кип=1778°C
63
Eu
151,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=822°C
t°кип=1597°C
64
Gd
157,25
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1311°C
t°кип=3233°C
65
Tb
158,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1360°C
t°кип=3041°C
66
Dy
162,50
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1409°C
t°кип=2335°C
67
Ho
164,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1470°C
t°кип=2720°C
68
Er
167,26
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1522°C
t°кип=2510°C
69
Tm
168,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1545°C
t°кип=1727°C
70
Yb
173,04
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=824°C
t°кип=1193°C
71
Lu
174,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1656°C
t°кип=3315°C
72
Hf
178,49
5d2 6s2
Серебристый металл
t°пл=2150°C
t°кип=5400°C
73
Ta
180,95
5d3 6s2
Серый металл
t°пл=2996°C
t°кип=5425°C
74
W
183,84
5d4 6s2
2,36
Серый металл
t°пл=3407°C
t°кип=5927°C
75
Re
186,21
5d5 6s2
Серебристо-белый металл
t°пл=3180°C
t°кип=5873°C
76
Os
190,23
5d6 6s2
Серебристый металл с голубоватым оттенком
t°пл=3045°C
t°кип=5027°C
77
Ir
192,22
5d7 6s2
Серебристый металл
t°пл=2410°C
t°кип=4130°C
78
Pt
195,08
5d9 6s1
2,28
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1772°C
t°кип=3827°C
79
Au
196,97
5d10 6s1
2,54
Мягкий блестящий желтый металл
t°пл=1064°C
t°кип=2940°C
80
Hg
200,59
5d10 6s2
2,0
Жидкий серебристо-белый металл
t°пл=-39°C
t°кип=357°C
81
Tl
204,38
6s2 6p1
Серебристый металл
t°пл=304°C
t°кип=1457°C
82
Pb
207,2
6s2 6p2
2,33
Серый металл с синеватым оттенком
t°пл=328°C
t°кип=1740°C
83
Bi
208,98
6s2 6p3
Блестящий серебристый металл
t°пл=271°C
t°кип=1560°C
84
Po
208,98
6s2 6p4
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=254°C
t°кип=962°C
85
At
209,98
6s2 6p5
2,2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=302°C
t°кип=337°C
86
Rn
222,02
6s2 6p6
2,2
Радиоактивный газ
t°пл=-71°C
t°кип=-62°C
87
Fr
223,02
7s1
0,7
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=27°C
t°кип=677°C
88
Ra
226,03
7s2
0,9
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=700°C
t°кип=1140°C
89
Ac
227,03
6d1 7s2
1,1
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=1047°C
t°кип=3197°C
90
Th
232,04
f-элемент
Серый мягкий металл
91
Pa
231,04
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
92
U
238,03
f-элемент
1,38
Серебристо-белый металл
t°пл=1132°C
t°кип=3818°C
93
Np
237,05
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
94
Pu
244,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
95
Am
243,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
96
Cm
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
97
Bk
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
98
Cf
251,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
99
Es
252,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
100
Fm
257,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
101
Md
258,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
102
No
259,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
103
Lr
266
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
104
Rf
267
6d2 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
105
Db
268
6d3 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
106
Sg
269
6d4 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
107
Bh
270
6d5 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
108
Hs
277
6d6 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
109
Mt
278
6d7 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
110
Ds
281
6d9 7s1
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
Металлы
Неметаллы
Щелочные
Щелоч-зем
Благородные
Галогены
Халькогены
Полуметаллы
s-элементы
p-элементы
d-элементы
f-элементы
Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.
Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.
Аммиак. физические и химические свойства аммиака, получение, применение. соли аммония
Урок посвящен изучению темы «Аммиак». Вы узнаете о свойствах соединений азота, в которых он проявляет степень окисления -3, в какие химические реакции и при каких условиях вступает аммиак.
Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ. alkaline air). Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода.
Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH2)2CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH4Cl, который при нагревании испаряет аммиак.
I. Строение молекулы аммиака
Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH4 .
Вид химической связи: ковалентная полярная, три одинарные σ — сигма связи N-H.
II. Физические свойства аммиака
При нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды.
III. Получение аммиака
IV. Химические свойства аммиака
Для аммиака характерны реакции:
- C изменением степени окисления атома азота (реакции окисления)
- Без изменения степени окисления атома азота (присоединение)
1. Реакции с изменением степени окисления атома азота (реакции окисления)
N-3 → N0 → N 2
NH3 – сильный восстановитель
- Взаимодействие с кислородом
1.Горение
Опыт: “Горение аммиака”(при нагревании)
4NH3 3O2 → 2N2 6H20
2. Каталитическое окисление амииака (катализатор Pt – Rh, температура)
4NH3 5O2 → 4NO 6H2O
Видео — эксперимент: «Окисление аммиака в присутствии оксида хрома»
- Взаимодействие с оксидами металлов
2NH3 3CuO = 3Cu N2 3H2O
- Взаимодействие с сильными окислителями
2NH3 3Cl2 = N2 6HCl (при нагревании)
- Аммиак – непрочное соединение, при нагревании разлагается
2NH3↔ N2 3H2
2. Реакции без изменения степени окисления атома азота (присоединение —Образование иона аммония NH4 по донорно-акцепторному механизму)
Видео — эксперимент: “Качественная реакция на аммиак”
Видео — эксперимент: “Взаимодействие аммиака с хлороводородом (дым без огня)”
Видео-эксперимент:“Взаимодействие аммиака с концентрированными кислотами”
Видео — эксперимент: «Фонтан»
Видео — эксперимент: «Растворение аммиака в воде»
V. Применение аммиака
По объемам производства аммиак занимает одно из первых мест; ежегодно во всем мире получают около 100 миллионов тонн этого соединения. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH3. Огромные количества аммиака далее используются для получения азотной кислоты, которая идет на производство удобрений и множества других продуктов. Аммиачную воду применяют также непосредственно в виде удобрения, а иногда поля поливают из цистерн непосредственно жидким аммиаком. Из аммиака получают различные соли аммония, мочевину, уротропин. Его применяют также в качестве дешевого хладагента в промышленных холодильных установках.
Аммиак используется также для получения синтетических волокон, например, найлона и капрона. В легкой промышленности он используется при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка. В нефтехимической промышленности аммиак используют для нейтрализации кислотных отходов, а в производстве природного каучука аммиак помогает сохранить латекс в процессе его перевозки от плантации до завода. Аммиак используется также при производстве соды по методу Сольве. В сталелитейной промышленности аммиак используют для азотирования – насыщения поверхностных слоев стали азотом, что значительно увеличивает ее твердость.
Медики используют водные растворы аммиака (нашатырный спирт) в повседневной практике: ватка, смоченная в нашатырном спирте, выводит человека из обморочного состояния. Для человека аммиак в такой дозе не опасен.
VI. Соли аммония
1. Составление формул солей аммония
Соли аммония — это сложные вещества, в состав которых входят ионы аммония NH4 , соединённые с кислотными остатками.
Например,
NH4Cl – хлорид аммония
(NH4)2SO4 — сульфат аммония
NH4NO3 – нитрат аммония
(NH4)3PO4 – ортофосфат аммония
(NH4)2HPO4 – гидроортофосфат аммония
NH4H2PO4 – дигидроортофосфат аммония
2. Физические свойства
Кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.
3. Получение
1 способ: Аммиак кислота: NH3 HNO3 → NH4NO3
2 способ: Аммиачная вода кислота: 2NH4OH H2SO4 → (NH4)2SO4 2Н2O
4. Химические свойства
Общие свойства
1. Сильные электролиты (диссоциируют в водных растворах полностью)
NH4Cl → NH4 Cl—
2. Взаимодействие с кислотами (реакция обмена)
(NH4)2CO3 2НCl → 2NH4Cl Н2O CO2
2NH4 CO32- 2H 2Cl— → 2NH4 2Cl— Н2O CO2
CO32- 2H → Н2O CO2
Взаимодействие с солями (реакция обмена)
(NH4)2SO4 Ba(NO3)2 → BaSO4↓ 2NH4NO3
2NH4 SO42- Ba2 2NO3— → BaSO4↓ 2NH4 2NO3—
Ba2 SO42- → BaSO4↓
Спецефические свойства
1. Разложение при нагревании
a) если кислота летучая: NH4Cl → NH3 HCl (при нагревании)
NH4HCO3 → NH3 Н2O CO2
б) если анион проявляет окислительные свойства: NH4NO3 → N2O 2Н2O (при нагревании)
(NH4)2Cr2O7 → N2 Cr2O3 4Н2O (при нагревании)
2. Качественная реакция на NH4 — ион аммония
При нагревании со щелочами выделяется газ аммиак
NH4Cl NaOH → NaCl NH3 Н2O (при нагревании)
3. Соли аммония подвергаются гидролизу (как соль слабого основания и сильной кислоты) – среда кислая:
NH4Cl Н2O → NH4OH HCl
NH4 Н2O → NH4OH H
5. Применение
VII. Закрепление
Задание №1. Заполните таблицу – запишите молекулярные, полные и краткие ионные уравнения для следующих солей аммония:
Соли | Химические свойства, общие с другими солями (1 – 3) | Специфические свойства (1 – 2) |
1. Хлорид аммония | ||
2. Карбонат аммония | ||
3. Сульфид аммония | ||
4. Сульфат аммония | ||
5. Нитрат аммония |
Задание №2.
Ответьте на вопрос: Гидрокарбонат аммония иногда применяют при выпечке кондитерских изделий. Какие свойства гидрокарбоната при этом используют? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
Задание №3. Осуществить превращения по схеме:
а) Азот→ Аммиак → Оксид азота (II)
б) Нитрат аммония → Аммиак → Азот
в) Аммиак → Хлорид аммония → Аммиак → Сульфат аммония
Для ОВР составить е-баланс, для РИО полные, ионные уравнения.
Задание №4. Напишите четыре уравнения химических реакций, в результате которых образуется аммиак.
VIII. Тренажеры
Тренажёр №1: «Горение аммиака»
Тренажёр №2:«Химические свойства аммиака»
ЦОРы
Опыт: “Получение аммиака”
Опыт: “Горение аммиака”
Видео — Эксперимент: «Окисление аммиака в присутствии оксида хрома»
Анимация: “Донорно-акцепторнорный механизм”
Видео — Эксперимент: “Качественная реакция на аммиак”
Видео — Эксперимент: “Взаимодействие аммиака с хлороводородом (дым без огня)”
Видео — Эксперимент: “Взаимодействие аммиака с концентрированными кислотами”
Видео — Эксперимент: «Фонтан»
Видео — Эксперимент: «Растворение аммиака в воде»
Опыт: “Разложение карбоната аммония”
Опыт: “Качественная реакция на ион аммония”
Опыт:“Разложение дихромата аммония”
Оксид азота (i)
Оксид азота (I) – это несолеобразующий оксид. Малые концентрации закиси азота вызывают лёгкое опьянение (отсюда название — «веселящий газ»). При вдыхании чистого газа быстро развиваются состояние опьянения и сонливость.
Строение молекулы оксида азота (I) нельзя описать методом валентных связей. Так как оксид азота (I) состоит из двух, так называемых резонансных структур, которые переходят одна в другую:
Общую формулу в таком случае можно задать, обозначая изменяющиеся связи в резонансных структурах пунктиром:
Получитьоксид азота (I) в лаборатории можно разложением нитрата аммония:
NH4NO3 → N2O 2H2O
Химические свойства оксида азота (I):
1. При нормальных условиях оксид азота (I) инертен. При нагревании проявляет свойства окислителя. Оксид азота (I) при нагревании окисляет водород, аммиак, металлы, сернистый газ и др. При этом азот восстанавливается в простое вещество.
N2O H2 → N2 H2O
N2O Mg → N2 MgO
N2O 2Cu → N2 Cu2O
3N2O 2NH3 → 4N2 3H2O
N2O H2O SO2 → N2 H2SO4
Еще пример: оксид азота (I) окисляет углерод и фосфор при нагревании:
N2O C → N2 CO
5N2O 2Р → 5N2 Р2O5
2. При взаимодействии с сильными окислителямиN2O может проявлять свойства восстановителя.
Например, N2O окисляется раствором перманганата в серной кислоте:
5N2O 3H2SO4 2KMnO4 → 10NO 2MnSO4 K2SO4 3H2O
Оксид азота (ii)
Оксид азота (II) – это несолеобразующий оксид. В нормальных условиях это бесцветный ядовитый газ, плохо растворимый в воде. На воздухе коричневеет из-за окисления до диоксида азота. Сжижается с трудом; в жидком и твёрдом виде имеет голубой цвет.
Способы получения.
1. В лаборатории оксид азота (II) получают действием разбавленной азотной кислоты (30%) на неактивные металлы.
Например, при действии 30 %-ной азотной кислоты на медь образуется NO:
3Cu 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 2NO 4H2O
Также NO можно получить при окислении хлорида железа (II) или иодоводорода азотной кислотой:
3FeCl2 NaNO3 4HCl → 3FeCl3 NaCl NO 2H2O
2HNO3 6HI → 2NO I2 4H2O
2. В природе оксид азота (II) образуется из азота и кислорода под действием электрического разряда, например, во время грозы:
N2 O2 → 2NO
3. В промышленностиоксид азота (II) получают каталитическим окислением аммиака:
4NH3 5O2 → 4NO 6H2O
Химические свойства.
1. Оксид азота (II) легко окисляется под действием окислителей.
Например, горит в атмосфере кислорода:
2NO O2 → 2NO2
Оксид азота (II) легко окисляется под действием хлора или озона:
2NO Cl2 → 2NOCl
NO O3 → NO2 O2
2. В присутствии более сильных восстановителей проявляет свойства окислителя. В атмосфере оксида азота (II) могут гореть водород, углерод и т.п.
Например, оксид азота (II) окисляет водород и сернистый газ:
2NO 2H2 → N2 2H2O
2NO 2SO2 → 2SO3 N2
Оксид азота (iv)
Оксид азота (IV) — бурый газ. Очень ядовит! Для NO2 характерна высокая химическая активность.
Способы получения.
1. Оксид азота (IV) образуется при окислении оксида азота (I) и оксида азота (II) кислородом или озоном:
2NO O2 → 2NO2
2. Оксид азота (IV) образуется при действии концентрированной азотной кислоты на неактивные металлы.
Например, при действии концентрированной азотной кислоты на медь:
4HNO3(конц.) Cu → Cu(NO3)2 2NO2 2H2O
3. Оксид азота (IV) образуется также при разложении нитратов металлов, которые в ряду электрохимической активности расположены правее магния (включая магний) и при разложении нитрата лития.
Например, при разложении нитрата серебра:
2AgNO3 → 2Ag 2NO2 O2
Химические свойства.
1. Оксид азота (IV) реагирует с водойс образованием двух кислот — азотной и азотистой:
2NO2 H2O → HNO3 HNO2
Если растворение NO2 в воде проводить в избытке кислорода, то образуется только азотная кислота:
4NO2 2H2O O2 → 4HNO3
Поскольку азотистая кислота неустойчива, то при растворении NO2 в теплой воде образуются HNO3 и NO:
3NO2 H2O → 2HNO3 NO
2. При растворении оксида азота (IV) в щелочахобразуются нитраты и нитриты:
2NO2 2NaOH → NaNO3 NaNO2 H2O
4NO2 2Ca(OH)2 → Ca(NO2)2 Ca(NO3)2 2H2O
В присутствии кислорода образуются только нитраты:
4NO2 4NaOH O2 → 4NaNO3 2H2O
3. Оксид азота (IV) – сильный окислитель. В атмосфере оксида азота (IV) горят фосфор, уголь, сера, оксид серы (IV) окисляется до оксида серы (VI):
2NO2 2S → N2 2SO2
2NO2 2C → N2 2CO2
10NO2 8P → 5N2 4P2O5
NO2 SO2 → SO3 NO
4. Оксид азота (IV) димеризуется:
2NO2 ⇄ N2O4
Оксид азота (v)
N2O5– оксид азота (V), ангидрид азотной кислоты – кислотный оксид.
Получение оксида азота (V).
1. Получить оксид азота (V) можно окислением диоксида азота:
2NO2 O3 → N2O5 O2
2. Еще один способ получения оксида азота (V) – обезвоживание азотной кислоты сильным водоотнимающим веществом, оксидом фосфора (V):
2HNO3 P2O5 → 2HPO3 N2O5
Химические свойства оксида азота (V).
1.При растворении в воде оксид азота (V) образует азотную кислоту:
N2O5 H2O → 2HNO3
2.Оксид азота (V), как типичный кислотный оксид, взаимодействует с основаниями и основными оксидами с образованием солей-нитратов.
Например, оксид азота (V) реагирует с гидроксидом натрия:
N2O5 2NaOH → 2NaNO3 H2O
Еще пример: оксид азота (V) реагирует с оксидом кальция:
N2O5 CaO → Ca(NO3)2
3. За счет азота со степенью окисления 5 оксид азота (V) – сильный окислитель.
Например, он окисляет серу:
2N2O5 S → SO2 4NO2
4.Оксид азота (V) легко разлагается при нагревании (со взрывом):
2N2O5 → 4NO2 O2
Соли азотистой кислоты — нитриты
Соли азотистой кислоты устойчивее самой кислоты, и все они ядовиты. Поскольку степень окисления азота в нитритах равна 3, то они проявляют как окислительныесвойства, так и восстановительные.
Кислород, галогены ипероксид водорода окисляют нитриты до нитратов:
2KNO2 O2 → 2KNO3
KNO2 H2O2 → KNO3 H2O
KNO2 H2O Br2 → KNO3 2HBr
Лабораторные окислители — перманганаты, дихроматы— также окисляют нитриты до нитратов:
5KNO2 3H2SO4 2KMnO4 → 5KNO3 2MnSO4 K2SO4 3H2O
3KNO2 4H2SO4 K2Cr2O7 → 3KNO3 Cr2(SO4)3 K2SO4 4H2O
В кислой среде нитриты выступают в качестве окислителей.
При окислении йодидов или соединений железа (II) нитриты восстанавливаются до оксида азота (II):
2KNO2 2H2SO4 2KI → 2NO I2 2K2SO4 2H2O
2KNO2 2FeSO4 2H2SO4 → Fe2(SO4)3 2NO K2SO4 2H2O
При взаимодействии с очень сильными восстановителями (алюминий или цинк в щелочной среде) нитриты восстанавливаются максимально – до аммиака:
NaNO2 2Al NaOH 6H2O → 2Na[Al(OH)4] NH3
Смесь нитратов и нитритов также проявляет окислительныесвойства. Например, смесь нитрата и нитрита калия окисляет оксид хрома (III) до хромата калия:
3KNO2 Cr2O3 KNO3 → 2K2CrO4 4NO
Соли азотной кислоты — нитраты
Нитраты металлов — это твердые кристаллические вещества. Большинство очень хорошо растворимы в воде.
1. Нитраты термически неустойчивы, причем все они разлагаются на кислород и соединение, характер которого зависит от положения металла (входящего в состав соли) в ряду напряжений металлов:
- Нитраты щелочных и щелочноземельных металлов (до Mg в электрохимическом ряду) разлагаются до нитрита и кислорода.
Например, разложение нитрата натрия:
2KNO3 → 2KNO2 O2
Исключение – литий.
Видеоопытразложения нитрата калия можно посмотреть здесь.
- Нитраты тяжелых металлов (от Mg до Cu, включая магний и медь) и литийразлагаются до оксида металла, оксида азота (IV) и кислорода:
Например, разложение нитрата меди (II):
2Cu(NO3)2 → 2CuO 4NO2 O2
- Нитраты малоактивных металлов (правее Cu) – разлагаются до металла, оксида азота (IV) и кислорода.
Например, нитрат серебра:
2AgNO3 → 2Ag 2NO2 O2
Исключения:
Нитрит железа (II) разлагается до оксида железа (III):
4Fe(NO3)2 → 2Fe2O3 8NO2 O2
Нитрат марганца (II) разлагается до оксида марганца (IV):
Mn(NO3)2 → MnO2 2NO2
2. Водные растворы не обладают окислительно-восстановительными свойствами, расплавы – сильные окислители.
Например, смесь 75% KNO3, 15% C и 10% S называют «черным порохом»:
2KNO3 3C S → N2 3CO2 K2S
Способы получения азота
1. Азот в лаборатории получают при взаимодействии насыщенных растворов хлорида аммония и нитрита натрия. Образующийся в результате реакции обмена нитрит аммония легко разлагается с образованием азота и воды.
NaNO2 NH4Cl → NH4NO2 NaCl
NH4NO2 → N2 2H2O
Суммарное уравнение процесса:
NaNO2 NH4Cl → N2 NaCl 2H2O
Видеоопытвзаимодействия нитрита натрия с хлоридом аммония можно посмотреть здесь.
Азот также образуется при горении аммиака:
4NH3 3O2 → 2N2 6H2O
2. Наиболее чистый азот получают разложением азидовщелочныхметаллов.
Например, разложением азида натрия:
2NaN3 → 2Na 3N2
3.Еще один лабораторный способ получения азота — восстановление оксида меди (II) аммиаком при температуре ~700 °C:
3CuO 2NH3 → 3Cu N2 3H2O
В промышленности азот получают, буквально, из воздуха. При промышленном производстве очень важно, чтобы сырье было дешевым и доступным. Воздуха много и он пока бесплатный.
Используются различные способы выделения азота из воздуха — адсорбционная технология, мембранная и криогенная технологии.
Адсорбционные методы разделения воздуха на компоненты основаны на разделения газовых сред в азотных установках лежит явление связывания твёрдым веществом, называемым адсорбентом, отдельных компонентов газовой смеси.
Основным принципом работы мембранных систем является разница в скорости проникновения компонентов газа через вещество мембраны. Движущей силой разделения газов является разница парциальных давлений на различных сторонах мембраны.
В основе работы криогенных установок разделения воздуха лежит метод разделения газовых смеси, основанный на разности температур кипения компонентов воздуха и различии составов находящихся в равновесии жидких и паровых смесей.
Физические свойства аммиака:
Наименование параметра: | Значение: |
Цвет | без цвета |
Запах | с резким характерным запахом (запах «нашатырного спирта») |
Вкус | едкий |
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | газ |
Плотность жидкости (при температуре кипения и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 682,8 |
Плотность газа (при температуре кипения и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 0,8886 |
Плотность (при 15 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 | 0,73 |
Плотность (при 25 °C и атмосферном давлении 100 кПа ≈ 1 атм.), кг/м3 | 0,7723 |
Температура плавления, °C | -77,73 |
Температура кипения, °C | -33,34 |
Критическая температура*, °C | 132,4 |
Критическое давление, МПа | 11,32 |
Критический удельный объем, м3/кг | 0,00426 |
Коэффициент теплопроводности газа (при 0 °C и атмосферном давлении 1 атм.), Вт/(м·К) | 0,026 |
Температура самовоспламенения, °C | 651 ± 1 |
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | от 14,5 (15,0) до 33,6 |
Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных | от 13,5 до 82 |
Удельная теплота сгорания, МДж/кг | 20,5 |
Температура пламени, °C | 700 |
Константа диссоциации кислоты | 9,21 ± 0,01 |
Молярная масса, г/моль | 17,0304 |
* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.
Химические свойства
Азотная кислота – это сильная кислота. За счет азота со степенью окисления 5 азотная кислота проявляет сильные окислительные свойства.
1. Азотная кислота практически полностью диссоциируетв водном растворе.
HNO3 → H NO3–
2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями, амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например, азотная кислота взаимодействует с оксидом меди (II):
CuO 2HNO3 → Cu(NO3)2 H2O
Еще пример: азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:
HNO3 NaOH → NaNO3 H2O
3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей (карбонатов, сульфидов, сульфитов).
Например, азотная кислота взаимодействует с карбонатом натрия:
2HNO3 Na2CO3 → 2NaNO3 H2O CO2
4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под действием света:
4HNO3 → 4NO2 O2 2H2O
5.Азотная кислота активно взаимодействует с металлами. При этом никогда не выделяется водород! При взаимодействии азотной кислоты с металлами окислителем всегда выступает азот 5.
металл HNO3 → нитрат металла вода газ (или соль аммония)
С алюминием, хромом и железомна холодуконцентрированная HNO3 не реагирует – кислота «пассивирует» металлы, т.к. на их поверхности образуется пленка оксидов, непроницаемая для концентрированной азотной кислоты. При нагревании реакция идет. При этом азот восстанавливается до степени окисления 4:
Fe 6HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 3NO2 3H2O
Al 6HNO3(конц.) → Al(NO3)3 3NO2 3H2O
Золото и платина не реагируют с азотной кислотой, но растворяются в «царской водке» – смеси концентрированных азотной и соляной кислот в соотношении 1 : 3 (по объему):
HNO3 3HCl Au → AuCl3 NO 2H2O
Концентрированная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (IV), азот восстанавливается минимально:
4HNO3(конц.) Cu → Cu(NO3)2 2NO2 2H2O
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными) концентрированная азотная кислота реагирует с образованием оксида азота (I):
10HNO3 4Ca → 4Ca(NO3)2 2N2O 5H2O
Разбавленная азотная кислота взаимодействует с неактивными металлами и металлами средней активности (в ряду электрохимической активности после алюминия). При этом образуется оксид азота (II).
8HNO3 (разб.) 3Cu → 3Cu(NO3)2 2NO 4H2O
С активными металлами (щелочными и щелочноземельными), а также оловоми железом разбавленная азотная кислота реагирует с образованием молекулярного азота:
12HNO3(разб) 10Na → 10NaNO3 N2 6H2O
При взаимодействии кальцияи магнияс азотной кислотой любой концентрации (кроме очень разбавленной) образуется оксид азота (I):
10HNO3 4Ca → 4Ca(NO3)2 2N2O 5H2O
Очень разбавленная азотная кислота реагирует с металлами с образованием нитрата аммония:
10HNO3 4Zn → 4Zn(NO3)2 NH4NO3 3H2O
Таблица. Взаимодействие азотной кислоты с металлами.
Азотная кислота | ||||
Концентрированная | Разбавленная | |||
с Fe, Al, Cr | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с щелочными и щелочноземельными металлами | с неактивными металлами и металлами средней активности (после Al) | с металлами до Al в ряду активности, Sn, Fe |
пассивация при низкой Т | образуется NO2 | образуется N2O | образуется NO | образуется N2 |
6. Азотная кислота окисляет и неметаллы (кроме кислорода, водорода, хлора, фтора и некоторых других). При взаимодействии с неметаллами HNO3 обычно восстанавливается до NO или NO2, неметаллы окисляются до соответствующих кислот, либо оксидов (если кислота неустойчива).
Например, азотная кислота окисляет серу, фосфор, углерод, йод:
6HNO3 S → H2SO4 6NO2 2H2O
Безводная азотная кислота – сильный окислитель. Поэтому она легко взаимодействует с красным и белым фосфором. Реакция с белым фосфором протекает очень бурно. Иногда она сопровождается взрывом.
5HNO3 P → H3PO4 5NO2 H2O
5HNO3 3P 2H2O → 3H3PO4 5NO
Видеоопытвзаимодействия фосфора с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
4HNO3 C → CO2 4NO2 2H2O
Видеоопытвзаимодействия угля с безводной азотной кислотой можно посмотреть здесь.
10HNO3 I2 → 2HIO3 10NO2 4H2O
7. Концентрированная азотная кислота окисляет сложные вещества (в которых есть элементы в отрицательной, либо промежуточной степени окисления): сульфиды металлов, сероводород, фосфиды, йодиды, соединения железа (II) и др.
Например, азотная кислота окисляет оксид серы (IV):
2HNO3 SO2 → H2SO4 2NO2
Еще пример: азотная кислота окисляет йодоводород:
6HNO3 HI → HIO3 6NO2 3H2O
Азотная кислота окисляет углерод до углекислого газа, т.к. угольная кислота неустойчива.
3С 4HNO3 → 3СО2 4NO 2H2O
Сера в степени окисления -2 окисляется без нагревания до простого вещества, при нагревании до серной кислоты.
Например, сероводород окисляется азотной кислотой без нагревания до молекулярной серы:
2HNO3 H2S → S 2NO2 2H2O
При нагревании до серной кислоты:
2HNO3 H2S → H2SO4 2NO2 2H2O
8HNO3 CuS → CuSO4 8NO2 4H2O
Соединения железа (II) азотная кислота окисляет до соединений железа (III):
4HNO3 FeS → Fe(NO3)3 NO S 2H2O
8. Азотная кислота окрашивает белкив оранжево-желтый цвет («ксантопротеиновая реакция»).
Ксантопротеиновую реакцию проводят для обнаружения белков, содержащих в своем составе ароматические аминокислоты. К раствору белка прибавляем концентрированную азотную кислоту. Белок свертывается. При нагревании белок желтеет. При добавлении избытка аммиака окраска переходит в оранжевую.
Видеоопыт обнаружения белков с помощью азотной кислоты можно посмотреть здесь.
Химические свойства азота
При нормальных условиях азот химически малоактивен.
1. Азот проявляет свойства окислителя(с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства восстановителя(с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому азот реагирует с металлами и неметаллами.
1.1. Молекулярный азот при обычных условиях с кислородом не реагирует. Реагирует с кислородом только при высокой температуре (2000оС), на электрической дуге (в природе – во время грозы):
N2 O2 ⇄ 2NO – Q
Процесс эндотермический, т.е. протекает с поглощением теплоты.
1.2. При сильном нагревании (3000оС-5000оС или действие электрического разряда) образуется атомарный азот, который реагирует с серой, фосфором, мышьяком, углеродом с образованием бинарных соединений:
2С N2 → N≡C–C≡N
Молекулярный азот, таким образом, не реагирует с серой, фосфором, мышьяком, углеродом.
1.3.Азот взаимодействует с водородом при высоком давлении и высокой температуре, в присутствии катализатора. При этом образуется аммиак:
N2 ЗН2 ⇄ 2NH3
Этот процесс экзотермический, т.е. протекает с выделением теплоты.
1.4. Азот реагирует с активными металлами: с литием при комнатной температуре, кальцием, натрием и магнием при нагревании. При этом образуются бинарные соединения-нитриды.
Например, литий реагирует с азотом с образованием нитрида лития:
N2 6Li → 2Li3N
2.Со сложными веществами азот практически не реагирует из-за крайне низкой реакционной способности.
Взаимодействие возможно только в жестких условиях с активными веществами, например, сильными восстановителями.
Например, азот окисляет гидрид лития:
N2 3LiH → Li3N NH3