Nh3 o2 = no h2o расставить коэффициенты
Реакция протекает по схеме:
NH3 O2 = NO H2O.
В ходе реакции степень окисления азота повышается от (-3) до ( 2) (азот окисляется), а кислорода – понижается от 0 до (-2) (кислород восстанавливается).
Уравнение полуреакции окисления азота:
Уравнение полуреакции восстановления кислорода:
Поскольку отношение чисел электронов, принятых при восстановлении кислорода и отданных при окислении азота, равно 2:5, то, складывая уравнения полуреакций восстановления и окисления, надо первое из них умножить на 2, а второе – на 5:
В молекулярной форме полученное уравнение имеет следующий вид:
Оксид (окись) азота (II) представляет собой бесцветный трудно сжижаемый газ. В воде он мало растворим: 1 объем воды при растворяет всего 0,07 объема
растворяет всего 0,07 объема
.
По химическим свойствам монооксид азота относится к безразличным оксидам, так как не образует никакой кислоты.
В лаборатории оксид азота (II) обычно получают взаимодействием 30 – 35%-ной азотной кислоты с медью:
В промышленности он является промежуточным продуктом при производстве азотной кислоты.
Для монооксида азота характерна окислительно-восстановительная двойственность. Под действием сильных окислителей он окисляется, а в присутствии сильных восстановителей – восстанавливается.
Составьте схемы реакций аммиака с кислородом: а) каталитической б) некаталитической расставьте коэффициенты в схемах реакций методом электронного баланса. — знания.site
O2 4e = 2O(2-) коэффициент 3
4NH3 3O2 = (над равно : t)2N2 6H2O.
N(3-) — 5e = N(2 ) коэффициент 4
O2 4e = 2O(2-) коэффициент 5
4NH3 5O2 =(над равно : t,kat) 4NO 6H2O
Способы получения аммиака
В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поскольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.
Например, аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:
2NH4Cl Са(OH)2 → CaCl2 2NH3 2Н2O
Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.
Видеоопытполучения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.
Еще один лабораторныйспособ получения аммиака – гидролиз нитридов.
Например, гидролиз нитрида кальция:
Ca3N2 6H2O → ЗСа(OH)2 2NH3
В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.
N2 3Н2 ⇄ 2NH3
Процесс проводят при температуре 500-550оС и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.
Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.
Строение молекулы и физические свойства
В молекуле аммиака NH3 атом азота соединен тремя одинарными ковалентнымиполярными связями с атомами водорода:
Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3о:
У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:
Аммиак– бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи.
Химические свойства аммиака
1.В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
:NH3 H2O ⇄ NH4 OH–
Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание. При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.
Видеоопытрастворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.
2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Например, аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):
NH3 H2SO4 → NH4HSO4
2NH3 H2SO4 → (NH4)2SO4
Еще один пример: аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:
NH3 H2O CO2 → NH4HCO3
2NH3 H2O CO2 → (NH4)2CO3
Видеоопытвзаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.
В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.
NH3 HCl → NH4Cl
Видеоопытвзаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.
3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые гидроксиды.
Например, водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):
FeSO4 2NH3 2H2O → Fe(OH)2 (NH4)2SO4
4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.
Например, хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):
4NH3 CuCl2 → [Cu(NH3)4]Cl2
Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:
4NH3 Cu(OH)2 → [Cu(NH3)4](OH)2
5.Аммиак горит на воздухе, образуя азот и воду:
4NH3 3O2 → 2N2 6H2O
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:
4NH3 5O2 → 4NO 6H2O
6. За счет атомов водорода в степени окисления 1 аммиак может выступать в роли окислителя, например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием. С металлами реагирует только жидкий аммиак.
Например, жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:
2NH3 2Na → 2NaNH2 H2
Также возможно образование Na2NH, Na3N.
При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:
2NH3 2Al → 2AlN 3H2
7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:
2NH3 3Cl2 → N2 6HCl
Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:
2NH3 3H2O2 → N2 6H2O
Оксиды металлов, которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.
Например, оксид меди (II) окисляет аммиак:
2NH3 3CuO → 3Cu N2 3H2O