Круг превращений азота
Газы азота: узнаём по признакам
| Газ | Признаки |
|---|---|
| \(\ce{N2}\) | без цвета и запаха, не горит, не поддерживает горения; \(M = 28\) |
| \(\ce{NH3}\) | резкий запах, влажный лакмус синеет, «дым» с HCl; \(M = 17\) |
| \(\ce{N2O}\) | сладковатый запах, лучинка вспыхивает; \(M = 44\) (как \(\ce{CO2}\)!) |
| \(\ce{NO}\) | бесцветный, на воздухе буреет; \(M = 30\) |
| \(\ce{NO2}\) | бурый, резкий запах, с водой — кислый раствор; \(M = 46\) |
boltМолярная масса 44
\(\ce{N2O}\) и \(\ce{CO2}\) имеют одинаковую молярную массу. Различают их известковой водой (мутнеет только от \(\ce{CO2}\)) и тлеющей лучинкой (вспыхивает только в \(\ce{N2O}\)).
scienceОпыты-подсказки
- \(\ce{2NO + O2 -> 2NO2}\) — бурение на воздухе.
- \(\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}\) — белый дым.
- \(\ce{2N2O -> 2N2 + O2}\) — на раскалённой лучинке.
Цепочки превращений
edit_noteКруг азота
\(\ce{N2 ->[H2, кат.] NH3 ->[O2, Pt] NO ->[O2] NO2 ->[O2, H2O] HNO3 ->[Cu] NO}\) … и обратно: \(\ce{HNO3 ->[Zn, оч. разб.] NH4NO3 ->[t] N2O}\); \(\ce{NH4NO2 ->[t] N2}\).
scienceКлючевые переходы
- \(\ce{NH3 -> N2}\): \(\ce{2NH3 + 3CuO -> 3Cu + N2 + 3H2O}\).
- \(\ce{HNO3 -> NH4+}\): \(\ce{4Zn + 10HNO3 -> 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O}\).
- \(\ce{NO3- -> NH3}\) в щелочной среде: \(\ce{NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O -> NH3 ^ + 4Na2[Zn(OH)4]}\) — восстановление нитрата до аммиака (открытие нитратов, метод Деварда с алюминием).
- \(\ce{NO2- + NH4+ -> N2}\) — сопропорционирование.
boltБаланс атомов азота
В многостадийной задаче проверьте, что азот не «исчез»: сумма атомов азота во всех продуктах равна исходной. Особенно внимательно — с \(\ce{NH4NO3}\) (два атома азота разных степеней окисления) и с оксидами \(\ce{N2O}\), \(\ce{N2O3}\).
Сквозная задача с балансами
Задача-образец. Соль A массой 8,00 г при нагревании разложилась без твёрдого остатка; образовалось 2,24 л газа (н. у., после конденсации воды), который поддерживает горение, но не буреет с NO.
- Нет остатка — соль аммония с летучими продуктами.
- Газ поддерживает горение и не реагирует с NO — это \(\ce{N2O}\), 0,100 моль.
- Гипотеза \(\ce{NH4NO3 -> N2O + 2H2O}\): 0,100 моль соли — 8,00 г. Все данные сошлись.
- Альтернативы отпадают: \(\ce{NH4NO2}\) дал бы азот (не поддерживает горения), \(\ce{(NH4)2Cr2O7}\) оставил бы \(\ce{Cr2O3}\), \(\ce{NH4Cl}\) дал бы газы, соединяющиеся обратно.
boltНе подгоняйте ответ
Если одно из данных не укладывается в гипотезу, не отбрасывайте его — ищите гипотезу, которая объясняет всё. Часто «лишнее» число — ключ к правильному ответу (смесь солей, кристаллогидрат, неполное разложение).
auto_awesomeАзотный цикл планеты
Бактерии нитрификации окисляют аммоний до нитрита и нитрата, денитрификаторы восстанавливают нитрат до \(\ce{N2O}\) и \(\ce{N2}\), анаммокс-бактерии (открыты в 1990-х) сопропорционируют аммоний с нитритом до азота — в точности как \(\ce{NH4NO2 -> N2}\) в пробирке. Человек сегодня связывает больше азота, чем вся природа, и это одна из главных экологических проблем века.
push_pinГлавное
Опорные признаки: бесцветный газ, буреющий на воздухе, — NO; бурый — \(\ce{NO2}\); газ со щелочной реакцией — \(\ce{NH3}\); поддерживает горение, но не буреет с NO — \(\ce{N2O}\). Кислотность: соли аммония — кислые, нитриты — слабощелочные, нитраты — нейтральные. Окислительно-восстановительный «компас»: \(\ce{NH3 (-3)}\), \(\ce{N2H4 (-2)}\), \(\ce{NH2OH (-1)}\), \(\ce{N2 (0)}\), \(\ce{N2O (+1)}\), \(\ce{NO (+2)}\), \(\ce{HNO2 (+3)}\), \(\ce{NO2 (+4)}\), \(\ce{HNO3 (+5)}\). В каждой задаче сходятся балансы атомов азота и электронов.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.