Азот и его соединения
статья по химии (11 класс)

Азот

1.Взаимодействие с металлами

При обычных условиях только с литием:

6Li + N2 = 2Li3N

нагревание до 300 °С:: 3Mg + N2 = Mg3N2.

2.Взаимодействие с кислородом

под действием электрического разряда : O2 + N2 = 2NO.

3.Взаимодействие с водородом

протекает при температуре порядка 400 °С и давлении 200 атм в присутствии катализатора – металлического железа:

3H2 + N2 = 2NH3.

4.Взаимодействие с другими неметаллами

При высоких температурах реагирует с другими неметаллами, например, с бором:2B + N2 = 2BN.

Азот непосредственно не взаимодействует с галогенами и серой. С водой, кислотами и щелочами азот не взаимодействует.

Соли азотной кислоты

2 Zn(NO₃)₂⇒ 2 ZnO + 4 NO₂ + O₂
4Al(NO3)3  2Al2O3 + 12NO2 + 3O2

2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2↑ + O2↑ ???

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑

Hg(NO3)2 = Hg + 2NO2 + O2
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2

 Нитрат и нитрит аммония:

NH4NO3 = N2O ↑+ 2H2O 190−245°C)

NH4NO2 = N2 ↑+ 2H2O

(NH4)2Cr2O7 → N2↑ + 4H2O↑ + Cr2O3 + Q. (химический вулкан)

NH4Cl ⇄ NH3 + НСl (карбоноты и сульфиты также)

Исключения:

4LiNO3 = 2Li2O + 4NO2 + O2

Mn(NO3)2=MnO2 + 2NO2

Ca(NO3)₂ ⇒ CaO + NO₂ + O₂

4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑

Аммиак

в атмосфере кислорода.

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2О

Окисление аммиака воздухом на платиновом катализаторе4

NH3 + 5O2 →4NO + 6H2O

Воспламеняется с галогенами2NH3 + 3 Cl2 = N2 + 6HCl

ЗСuО + 2NH3 = N2 + 3Сu + 3Н2O

Качественная реакция на нитрат-ион NO3– – взаимодействие нитратов c металлической медью при нагревании в присутствии концентрированной серной кислоты или с раствором дифениламина в Н2SO4 (конц.).

Окид азота

NO2 — бурый газ с характерным запахом.

3NO2 + Н2O = 2HNO3 + NO

2NO2 + Н2O  = HNO3 +HNO2

В присутствии кислорода можно получить только азотную кислоту:
4NO2 + 2Н2О + O2 = 4HNO3

Окисид азота со щелочью образуются две соли — нитрат и нитрит:
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O

В присутствии кислорода можно получить только нитрат

4NO2 + 4NaOH+ O2 =4 NaNO3+ 2H2O

Азотная кислота

С металлами.

Чем активнее метал и выше степень разбавления, тем глубже происходит восстановление нитрат ионов азотной

Разбавленная, металл активный

          Активный металл

         8Al + 30HNO3(разб.) → 8Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3

 Металл средней активности

10Cr + 36HNO3(разб.) → 10Cr(NO3)3 + 18H2O + 3N2

Кроме молекулярного азота (N2) при взаимодействии металлов средней активности с разбавленной азотной кислотой образуется в равном количестве оксид азота (I) – N2O. В уравнении реакции нужно писать одно из этих веществ.

         Металл малоактивный

3Ag + 4HNO3(разб.) → 3AgNO3 + 2H2O + NO

Концентрированная азотная кислота

С концентрированной азотной кислотой не взаимодействуют благородные металлы (Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt), а ряд металлов (Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni) при низкой температуре пассивируются концентрированной азотной кислотой. Реакция возможна при повышении температуры, она протекает по схеме, представленной выше.

Активный металл

 10HNO3 + 4Са → 4Са (NO3)2 + N2O + 5H2O

         Al + 6HNO3(конц.) → Al(NO3)3 + 3H2O + 3NO2↑

Металл средней активности

Fe + 6HNO3(конц.) → Fe(NO3)3 + 3H2O + 3NO↑

Металл малоактивный

Ag + 2HNO3(конц.) → AgNO3 + H2O + NO2↑

 При окислении неметаллов концентрированная азотная кислота, восстанавливается до NO2:
6HNO3 +  S = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

5HNO3 +  P = H3PO4 + 5NO2 + H2O
Разбавленная кислота восстанавливается до NO:
3P + 5HNO3 + 2H2O → 3H3PO4 + 5 NO

2HNO3 +  S = H2SO4 + 2NO

Кремний окисляется азотной кислотой до оксида:

4HNO3 + 3Si = 3SiO2 + 4NO + 2H2O