§ 37.1. Оксиды азота(II) и (IV)
Site: | Профильное обучение |
Course: | Химия. 11 класс |
Book: | § 37.1. Оксиды азота(II) и (IV) |
Printed by: | Guest user |
Date: | Sunday, 3 November 2024, 1:57 PM |
Азот образует с кислородом ряд оксидов: , , , , . Два из этих оксидов — N2O, NO — относятся к несолеобразующим, остальные — к кислотным.
Оксид азота(II). Получение и химические свойства
Оксид азота(II) NO в обычных условиях представляет собой бесцветный газ (tкип. = −151,7 °С, tпл. = −163,7 °С).
В природе он образуется в результате взаимодействия простых веществ при грозовых разрядах (около 3000 °С):
N2 + O2 2NO – Q,
в промышленности — как промежуточный продукт превращения аммиака в азотную кислоту:
4NH3 + 5O2 4NО + 6H2O.
В лаборатории его получают действием разбавленной азотной кислоты на медь:
3Cu + 8HNO3(разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O.
Оксид азота(II) образуется при работе двигателей внутреннего сгорания из азота и кислорода под действием высокой температуры и давления.
Оксид азота(II) не реагирует ни с кислотами, ни со щелочами. Однако легко вступает в окислительно-восстановительные реакции. Так, оксид азота(II) быстро окисляется кислородом с образованием оксида азота(IV):
.
Оксид азота(IV). Получение и химические свойства
Молекула NO2 имеет угловую форму (рис. 94.1). Предполагается, что атом азота находится в состоянии sp2-гибридизации, длина связи N—O равна 0,119 нм, что соответствует полуторной связи.
Оксид азота(IV) NO2, диоксид азота — газ бурого цвета (tпл. = −11,2 °С, tкип. = 21 °С), в жидком и твёрдом состоянии бесцветен и состоит из молекул N2O4 вследствие димеризации:
2NO2 N2O4 + Q.
Димеризация легко происходит из-за наличия неспаренного электрона. В газообразном состоянии оксид азота(IV) димеризован частично.
В лаборатории обычно его получают известной вам реакцией концентрированной азотной кислоты с медью:
Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
или разложением некоторых нитратов (§ 38, с. 211).
Оксид азота(IV) взаимодействует с водой. В зависимости от условий образуются различные продукты. Так, при комнатной температуре образуются азотная и азотистая кислоты:
.
При растворении NO2 в воде при повышенной температуре в избытке кислорода образуется азотная кислота:
.
Равновесие этой обратимой реакции при промышленном получении азотной кислоты смещают вправо, повышая давление.
При растворении NO2 в щелочах образуются нитраты вместе с нитритами:
Недостаточная очистка газов, выделяемых в окружающую среду предприятиями, производящими азотную кислоту, котлами электростанций, газотурбинными установками, двигателями автомобилей и самолётов, приводит к загрязнению атмосферы оксидами азота. Под действием кислорода NO превращается в NO2. Во влажной атмосфере образуется азотная кислота, и на землю выпадают кислотные дожди, вредные не только для человека и животных, но и для растений. Под действием кислотных дождей разрушаются строительные сооружения.
Газообразный оксид азота(I) N2O при вдыхании приводит к снижению болевой чувствительности, поэтому его иногда применяют в смеси с кислородом для наркоза.
Оксид N2O3 устойчив только при низких температурах (tпл. −102 °С, tкип. 4 °С, tразл. 4,5 °С) и представляет собой жидкость голубого цвета. При взаимодействии с водой образует азотистую кислоту:
.
Оксид азота(V) N2O5 — твёрдое вещество белого цвета. Реагируя с водой, образует азотную кислоту:
.
Оксид азота(II) — несолеобразующий оксид. При взаимодействии с кислородом превращается в оксид азота(IV).
Оксид азота(IV) проявляет окислительные свойства; при растворении в воде в присутствии кислорода образует азотную кислоту.
Вопросы, задания, задачи
1. Выпишите формулы солеобразующих оксидов: N2O5, NO2, N2O3, NO, N2O.
2. Запишите формулы оксидов, которые соответствуют кислотам HNO2 и HNO3.
3. Какие из оксидов азота можно собирать методом вытеснения воды?
4. Какие из оксидов азота могут реагировать со щелочами? Запишите формулы этих оксидов.
5. Запишите уравнения реакций, соответствующих взаимодействию оксида азота(IV) с водой в различных условиях.
6. Определите сумму электронов в молекуле: а) оксида азота(II); б) оксида азота(IV).
7. Укажите, в какую сторону сместится равновесие в реакции 2NO2(г) N2O4(г) + Q:
- а) при увеличении давления;
- б) при понижении температуры.
Как изменяется окраска реакционной смеси в каждом случае?
8. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:
NaOH + O2 + NO2 = NaNO3 + H2O.
9. Составьте уравнения реакций согласно схеме:
.
10. Определите массовую долю (%) соли, которая образовалась в растворе при пропускании оксида азота(IV) объёмом 1,12 дм3 (н. у.) в смеси с избытком кислорода через раствор гидроксида кальция массой 300 г с массовой долей щёлочи 0,166 %.
Самоконтроль
1. Несолеобразующими оксидами являются:
- а) NO;
- б) N2O5;
- в) N2O3;
- г) N2O.
2. Как окислителем, так и восстановителем в химических реакциях могут быть:
- а) NН3;
- б) NO;
- в) N2O3;
- г) N2O5.
3. Продуктами взаимодействия NO2 с водой могут быть:
- а) HNO3;
- б) HNO2;
- в) NO;
- г) N2O5.
4. Оксид азота NO2 образует соли, реагируя с:
- а) водой;
- б) гидроксидом бария;
- в) гидроксидом кальция;
- г) углеводородами.
5. Объём газа (н. у.), полученного в реакции меди массой 3,2 г с концентрированной азотной кислотой при выходе продукта 85 %, равен:
- а) 1,9 дм3;
- б) 2,24 дм3;
- в) 2,56 дм3;
- г) 2,64 дм3.