§26. Азот

i

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

Электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных:
1) Сайт "Disser cat".
2) Сайт "Science journals".
3) Сайт "Cyber leninka".

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

Строение и свойства атомов азота
Элемент азот − первый представитель главной подгруппы V группы Периодической системы Д. И. Менделеева. Его атомы содержат на внешнем энергетическом уровне пять электронов, из которых три электрона неспаренные. Отсюда следует, что атомы этого элемента могут присоединять три электрона, завершая внешний энергетический уровень, и вследствие этого приобретают степень окисления −3, например, в соединениях с водородом − аммиаке и с металлами − нитридах.

?

1. Напишите уравнения реакций азота с магнием, кальцием, алюминием. Рассмотрите эти окислительно−восстановительные процессы. Как называют продукты реакций? Каков тип химической связи и кристаллической решётки в них? Какими свойствами должны обладать продукты реакций?

Ответ:

$3Mg + N_{2} = Mg_{3}N_{2}$ − нитрид магния
$Mg^{0} − 2ē ⟶ Mg^{+2}$ − восстановитель
$N_{2}^{0} + 6ē ⟶ 2N^{-3}$ − окислитель
$3Ca + N_{2} = Ca_{3}N_{2}$ − нитрид кальция
$Ca^{0} − 2ē ⟶ Ca^{+2}$ − восстановитель
$N_{2}^{0} + 6ē ⟶ 2N^{-3}$ − окислитель
$2Al + N_{2} = 2AlN$ − нидрид алюминия
$Al^{0} − 3ē ⟶ Al^{+3}$ − восстановитель
$N_{2}^{0} + 6ē ⟶ 2N^{-3}$ − окислитель
Нитриды металлов образованы ионной связью, и обладают ионной кристаллической решеткой.
Нитриды металлов разлагаются водой и кислотами:
$Mg_{3}N_{2} + 6H_{2}O = 3Mg(OH)_{2} + 2NH_{3}$
$Mg_{3}N_{2} + 6HCl = 3MgCl_{2} + 2NH_{3}$

2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие переходы:
$N_{2}$ $\overset{1}{⟶}$ $Li_{3}N$ $\overset{2}{⟶}$ $NH_{3}$ $\overset{3}{⟶}$ NO $\overset{4}{⟶}$ $NO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ $HNO_{3}$.
Рассмотрите первую реакцию как окислительно−восстановительную.

Ответ:

$N_{2}$ $\overset{1}{⟶}$ $Li_{3}N$ $\overset{2}{⟶}$ $NH_{3}$ $\overset{3}{⟶}$ NO $\overset{4}{⟶}$ $NO_{2}$ $\overset{5}{⟶}$ $HNO_{3}$
1) $6Li + N_{2} = 2Li_{3}N$
$N_{2}^{0} + 6ē ⟶ 2N{-3}$ − окислитель
$Li^{0} - 1ē ⟶ Li^{+}$ − восстановитель
2) $Li_{3}N + 3H_{2}O = 3LiOH + NH_{3}$
3) $3NH_{3} + 5O_{2} = 4NO + 6H_{2}O$
4) $2NO + O_{2} = 2NO_{2}$
5) $2NO_{2} + H_{2}O = HNO_{3} + HNO_{2}$

3. Дайте характеристику реакции по всем изученным вами признакам:
$2NO + O_{2} = 2NO_{2}$ + Q.

Ответ:

Характеристика реакции $2NO + O_{2} = 2NO_{2}$ + Q:
1) Реакция соединения.
2) Обратимая реакция.
3) Некаталитическая реакция.
4) Экзотермическая реакция.
5) Гомогенная реакция.
6) Окислительно−восстановительная.

4. Определите, используя метод электронного баланса, коэффициенты в уравнениях реакций, соответствующих следующим схемам:
а) $NH_{3} + O_{2}$ $\overset{t, кат}{⟶}$ $NO + H_{2}O$;
б) $NH_{3} + O_{2} ⟶ N_{2} + H_{2}O$.

Ответ:

а) $4NH_{3} + 5O_{2} = 4NO + 6H_{2}O$
$O_{2}^{0} + 4ē = 2O^{-2}$ − окислитель
$N^{-3} - 5ē = N^{+2}$ − восстановитель

б) $4NH_{3} + 3O_{2} = 2N_{2} + 6H_{2}O$
$O_{2}^{0} + 4ē = 2O^{-2}$ − окислитель
$2N^{-3} - 6ē = N_{2}^{0}$ − восстановитель

5. В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония:
$NH_{4}NO_{2} ⟶ N_{2} + 2H_{2}O$.
Придумайте и решите задачу, в условии которой была бы указана масса исходного вещества и массовая доля в нем примесей, а требовалось бы найти объём одного продукта и число молекул другого получаемого вещества.

Ответ:

Задача: Найдите объем водорода и число молекул воды, которые образовались при разложении 120 г нитрита аммония, содержащего 12% примесей.
Дано:
$m_{техн}$ ($NH_{4}NO_{2}$) = 120 г
ω = 12%, или 0,12
Найти:
V ($N_{2}$) − ?
N ($H_{2}O$) − ?
Решение:
$NH_{4}NO_{2} ⟶ N_{2} + 2H_{2}O$
m (примесей) = $m_{техн}$ ($NH_{4}NO_{2}$) * ω = 120 * 0,12 = 14,4 г
m ($NH_{4}NO_{2}$) = $m_{техн}$ ($NH_{4}NO_{2}$) − m (примесей) = 120 − 14,4 = 105,6 г
n ($NH_{4}NO_{2}$) = $\frac{m}{M}$ = $\frac{105,6}{64}$ = 1,65 моль
n ($N_{2}$) = n ($NH_{4}NO_{2}$) = 1,65 моль
V ($N_{2}$) = n * $V_{m}$ = 1,65 * 22,4 = 37 л
n ($H_{2}O$) = 2 * n ($NH_{4}NO_{2}$) = 2 * 1,65 = 3,3 моль
N ($H_{2}O$) = n * $N_{a}$ = 3,3 * 6,02 * $10^{23}$ = 19,9 * $10^{23}$ молекул
Ответ: V ($N_{2}$) = n * $V_{m}$ = 37 л; N ($H_{2}O$) = 19,9 * $10^{23}$ молекул.