1. При взаимодействии с водой иодида и хлорида азота образуется аммиак, а при гидролизе фторида азота NF3 получается оксид азота (III). Напишите уравнения соответствующих реакций и сделайте вывод о степени окисления азота в его галогенопроизводных.
2. Напишите графические формулы гидразина N2H4 и гидроксиламина NH2OH. Какую степень окисления и валентность проявляет азот в этих соединениях? Почему для них, так же как и для аммиака, характерны: а) щелочная реакция их водных растворов; б) способность к образованию солей с кислотами и комплексов с ионами металлов.
3. Напишите уравнения реакций:
а) взаимодействия NH3 с NaClO, приводящего к образованию N2H4;
б) восстановления HNO3 до NH2OH атомарным водородом в процессе электролиза.
4. Какие вещества применяют для осушения аммиака? Какие вещества поглощающие влагу нельзя применять для этой цели и почему?
5. Допишите формулы веществ в следующих схемах. Расставьте коэффициенты:
FeCl2 + NaNO2 + HCl → FeCl3 + …;
Al + NaNO3 + NaOH → NaAlO2 + …;
NO + SO2 → N2 + …;
NO2 + Ca(OH)2 → …;
P + HNO3 → …;
CuS + HNO3 → ….
Задачи
1. При нагревании оксида азота (IV) в закрытом сосуде при некоторой температуре установилось равновесие, которому соответствует концентрации реагирующих веществ (моль/л): NO2 – 0,060; NO – 0,240 и O2 – 0,120. Найдите константу равновесия реакции и исходную концентрацию реагента.
Ответ: 1,92; 0,30 моль/л.
2. Вычислите теоретически возможную массу азотной кислоты, получаемую при окислении 5 л NH3.
Ответ: 14,1 г.
3. Какой объем раствора нитрита натрия, молярная концентрация которого 0,150 моль/л, потребуется для реакции с 10,0 мл раствора иодида калия (r = 1,15 г/мл), в котором его массовая доля составляет 15,0%. В какой среде протекает эта реакция.
Ответ: 67,3 мл.
4. Найдите степень диссоциации HNO2 и значение pH в ее растворе, если с (HNO2) = 0,10 моль/л.
Ответ: 7,55 ∙ 10–2; 2,12.
5. Какую массу (NH4)2SO4 можно получить при взаимодействии H2SO4 c 1,0 кг NH3? Определите объем раствора H2SO4
(w = 0,6; ρ = 1,5 г/мл), который будет при этом затрачен.
Ответ: 3,88 кг; 3,20 л.
6. Определите массовую долю (в %) выхода аммиачной селитры, если на получение 18,70 кг нитрата аммония израсходовано 19,724 л 57,0%-ной азотной кислоты (r = 1351 кг/м3).
Ответ: 97,03%.
КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Какие степени окисления имеет азот в кислородных соединениях?
2. Назовите все оксиды, которые образует азот. Для каждого из известных оксидов запишите структурные и графические формулы, укажите наличие или отсутствие неспаренных электронов, тип гибридизации орбиталей атома азота, значение валентных углов.
3. Охарактеризуйте оксид азота (IV):
– получение,
– почему оксид азота (IV) меняет окраску при изменении температуры,
– химические свойства (кислотно-основной и окислительно-восстановительный характер).
4. Покажите строение молекулы азотистой кислоты:
– тип химических связей,
– тип гибридизации орбиталей атома азота.
5. Приведите примеры реакций, демонстрирующих устойчивость, кислотно-основный и окислительно-восстановительный характер азотистой кислоты.
6. Укажите строение азотной кислоты (триоксонитрат (V) водорода). На основе строения предскажите:
– силу электролита,
– основность кислоты,
– окислительные свойства,
– почему безводная HNO3 окрашена, а разбавленная практически не окрашена.
7. Как влияет концентрация азотной кислоты на степень ее восстановления металлами?
8. Известно, что HNO2 существует в виде двух таутомерных форм: HONO и N(H)O2. Составьте структурные формулы этих веществ. Почему одна из форм не проявляет кислотных свойств в водном растворе?
9. Какую смесь называют «царской водкой»? Для чего применяется эта смесь? На чем основано ее окислительное действие?
10. Как изменяется устойчивость безводных нитратов? Почему?
Задания для индивидуальной проверки
1. Напишите по три уравнения реакций получения NO и NO2.
2. Как из воздуха и воды получить нитрат аммония? Напишите соответствующие уравнения реакций. Укажите условия их осуществления.
3. Напишите уравнения реакций разложения солей: KNO3, AgNO3, Ca(NO3)2, Pb(NO3)2.
4. Как влияет изменение температуры и давления на равновесие в системах:
N2O4 «2 NO2 + 54,4 кДж;
2NO «N2 + O2 – 180 кДж.
5. Каким образом можно отличить хлорид аммония от хлорида натрия?
6. Чем обусловлено применение нашатыря при паянии? Напишите соответствующее уравнение.
ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Вопросы для самостоятельной подготовки
1. Напишите электронную формулу атома фосфора в нормальном и возбужденном состоянии. Чему равны максимальные значения валентности и степени окисления фосфора? Сравните с азотом и объясните причину сходства и различия.
2. В каких аллотропных модификациях может находиться фосфор в виде простого вещества? Чем отличаются они друг от друга по физическим свойствам и химической активности?
3. Какие соединения фосфора называют фосфидами? Какие из них солеподобны и химически активны, легко разлагаются водой? Приведите примеры.
4. Как в ряду H3N → H3P → H3As → H3Sb → H3Bi меняются:
а) энергия связи Э–Н;
б) полярность и поляризуемость связи Э–Н;
в) температуры кипения и плавления;
г) окислительно-восстановительные свойства;
д) кислотно-основные свойства растворов ЭН3?
В чем причины этих закономерностей?
5. Какие оксиды образует фосфор? Составьте структурные формулы димерных молекул. Укажите тип гибридизации орбиталей атомов фосфора, число σ- и π- связей в молекулах этих оксидов. Предположите, какими физическими и химическими свойствами они обладают?
6. Через какие стадии образования конденсированных кислот (полифосфорных) проходит гидратация оксида фосфора (V)? Что является конечным продуктом, и при каких условиях возможна обратная реакция?
7. Охарактеризуйте оксокислоты фосфора. Результаты внесите в таблицу:
| Кислота | H3PO2 | H3PO3 | (HPO3)4 | H4P2O7 | H3PO4 |
| Структурная формула | |||||
| Основность | |||||
| Тривиальное название | |||||
| IUPAC |
8. Почему метафосфорная кислота неустойчива и может существовать только в виде полимерных молекул (HPO3) n?
9. Какой растворимостью характеризуются фосфаты? Напишите графические формулы фосфатов и гидрофосфатов калия, цинка, алюминия.
10. Какова биологическая роль фосфора?