Сегодня – урок химии 18 — Подгруппа азота. Общая характеристика. Азот. Физические и химические свойства. Аммиак и соли аммония.
К элементам главной подгруппы V группы периодической системы относятся: азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут. Эти элементы имеют электронную конфигурацию внешнего уровня: nS2nP3 и могут проявлять степени окисления от –3 до +5. В подгруппе сверху вниз происходит усиление металлических и восстановительных свойств и ослабление неметаллических. Азот и фосфор являются типичными неметаллами, мышьяк проявляет и металлические свойства, сурьма и висмут – типичные металлы.
Молекулы азота состоят из двух атомов (N2), молекулы мышьяка, фосфора, сурьмы и висмута в парообразном состоянии состоят из четырех атомов.
Азот N2. При обычных условиях газ без цвета и запаха, встречается в свободном состоянии в воздухе (78% по объему) и в связанном состоянии в составе природных нитратов. В молекуле азота связь тройная, состоящая из одной σ-связи и двух π-связей. Поэтому химическая связь в молекуле азота прочная, энергия диссоциации велика, и он с трудом вступает в химические реакции.
Получение.
Азот в промышленности получают ректификацией воздуха, в лаборатории – окислением аммиака (1), реакциями внутримолекулярного окисления-восстановления соединений азота (2), восстановлением азотной кислоты (3):
1. 2NH3 + 3CuO → N2 + 3Cu + 3H2O;
2. NH4NO2 → N2 + H2O;
3. 5Mg + 12HNO3(p) → N2 + 5Mg(NO3)2 + 6H2O.
Химические свойства.
1. При высоких температурах азот реагирует с активными металлами:
3Mg + N2 → Mg3N2
2. В электрическом разряде азот реагирует с кислородом:
N2 + O2 → 2NO
3. С водородом азот реагирует при нагревании, под высоким давлением и в присутствии катализатора:
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
Аммиак NH3. При обычных условиях газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде.
Получение. В лаборатории аммиак получают действием щелочей на растворы солей аммония при нагревании:
NH4Cl + KOH → NH3↑ + KCl + H2O
В промышленности аммиак получают по обратимой реакции с катализатором Fe/Al2O3, температурах 450-500 оС, под давлением 1000 атм:
N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + Q
Химические свойства.
1. Аммиак реагирует с водой:
NH3 + H2O ↔ NH4OH
2. С кислотами:
NH3 + HCl → NH4Cl
3. С окислителями:
2NH3 + 3CuO → N2↑ + 3Cu + 3H2O
4. В присутствии катализатора с кислородом:
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
5. С кислородом без катализатора:
4NH3 + 3O2 → 2N2↑ + 6H2O
Соли аммония. Они состоят из катиона аммония (NH4+) и аниона кислоты. Хорошо растворимы в воде.
Химические свойства.
1. Проявляют свойства солей :
NH4Cl + AgNO3 → AgCl ↓+NH4 NO3
2. Гидролиз:
NH4Cl + H2O ↔ NH3•H2O + HCl
3. Разлагаются при нагревании:
NH4Cl → NH3 + HCl
Это был урок по химии 18 — Подгруппа азота. Общая характеристика. Азот. Физические и химические свойства. Аммиак и соли аммония.