Синтез получения оксида азота 3 - Электронная регистратура

Синтез получения оксида азота 3

NO2 — оксид азота (IV), диоксид азота

При обычной температуре NO2 — красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. Представляет собой смесь NO2 и его димера N2O4 в соотношении -1:4. Диоксид азота хорошо растворяется в воде.

Способы получения

I. Промышленный — окисление NO: 2NO + O2 = 2NO2

Химические свойства

NO2 взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. Но реакции протекают не так, как с обычными оксидами — они всегда окислительно — восстановительные. Объясняется это тем, что не существует кислоты со С.О. (N) = +4, поэтому NO2 при растворении в воде диспропорционирует с образованием 2-х кислот — азотной и азотистой:

Если растворение происходит в присутствии O2, то образуется одна кислота — азотная:

Аналогичным образом происходит взаимодействие NO2 со щелочами:

По окислительной способности NO2 превосходит азотную кислоту. В его атмосфере горят С, S, Р, металлы и некоторые органические вещества. При этом NO2 восстанавливается до свободного азота:

2NO2 + 8HI = N2 + 4I2 + 4Н2О (возникает фиолетовое пламя)

В присутствии Pt или Ni диоксид азота восстанавливается водородом до аммиака:

Как окислитель NO2 используется в ракетных топливах. При его взаимодействии с гидразином и его производными выделяется большое количество энергии:

N2O3 и N2O5 — неустойчивые вещества

Оба оксида имеют ярко выраженный кислотный характер, являются соответственно ангидридами азотистой и азотной кислот.

N2O3 как индивидуальное вещество существует только в твердом состоянии ниже Т пл. (-10 0 С).

С повышением температуры разлагается: N2O3 → NO + NO2

N2O5 при комнатной температуре и особенно на свету разлагается так энергично, что иногда самопроизвольно взрывается:

Оксид азота
Общие
Систематическое
наименование
Оксид азота(III)
Хим. формула N2O3
Физические свойства
Состояние бесцветный газ
Молярная масса 76 г/моль
Плотность 1.4⋅10 3 кг м −3 , жидкость
Термические свойства
Т. плав. −102 °C
Т. кип. 4,5 °C
Т. разл. 4 °C
Энтальпия образования 81 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде 0,01 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS [10544-73-7]
PubChem 61526
Рег. номер EINECS 234-128-5
SMILES
ChEBI 29799
ChemSpider 55446
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Оксид азота(III) (азотистый ангидрид, сесквиоксид азота) N2O3 — жидкость синего цвета (при н. у.), бесцветный ядовитый газ (при стандартных условиях), в твёрдом виде — синеватого цвета. Устойчив только при температурах ниже −4 °C. Без примесей NO2 и NO азотистый ангидрид (O=N—O—N=O) существует только в твёрдом виде.

Содержание

Получение [ править | править код ]

Рекомендуется капать 50%-ю азотную кислоту на твёрдый оксид мышьяка(III):

2 H N O 3 ( 50 % ) + A s 2 O 3 → N O 2 ↑ + N O ↑ + 2 H A s O 3 <displaystyle <mathsf <2HNO_<3>(50\%)+As_<2>O_<3>
ightarrow NO_<2>uparrow +NOuparrow +2HAsO_<3>>>>

N2O3 образуется при охлаждении до −36 °С получающейся смеси оксидов азота (II) и (IV):

N O + N O 2 → N 2 O 3 <displaystyle <mathsf <2>
ightarrow N_<2>O_<3>>>>

При пропускании электрического разряда через жидкий воздух N2O3 можно получить в виде порошка голубого цвета:

N 2 + O 2 → 2 N O <displaystyle <mathsf <2>+O_<2>
ightarrow 2NO>>> 2 N O + O 2 → 2 N O 2 <displaystyle <mathsf <2NO+O_<2>
ightarrow 2NO_<2>>>> N O + N O 2 → N 2 O 3 <displaystyle <mathsf <2>
ightarrow N_<2>O_<3>>>>

Также N2O3 можно получить действием 50%-ой азотной кислоты на крахмал:

( C 6 H 10 O 5 ) n + 12 n H N O 3 → 6 n N O ↑ + 6 n N O 2 ↑ + 6 n C O 2 ↑ + 11 n H 2 O <displaystyle <mathsf <(C_<6>H_<10>O_<5>)_+12nHNO_<3>
ightarrow 6nNOuparrow +6nNO_<2>uparrow +6nCO_<2>uparrow +11nH_<2>O>>>

Читайте также:  Регулон прекращение приема

Химические свойства [ править | править код ]

N 2 O 3 → N O + N O 2 <displaystyle <mathsf <2>O_<3>
ightarrow NO+NO_<2>>>>

При 25 °C содержание N2O3 в смеси газов составляет около 10,5 %. Жидкий оксид азота(III) синего цвета, он также частично диссоциирован.

Являясь азотистым ангидридом, при взаимодействии с водой N2O3 даёт азотистую кислоту:

N 2 O 3 + H 2 O → 2 H N O 2 <displaystyle <mathsf <2>O_<3>+H_<2>O
ightarrow 2HNO_<2>>>>

При взаимодействии с растворами щелочей образуются соответствующие нитриты:

N 2 O 3 + 2 K O H → 2 K N O 2 + H 2 O <displaystyle <mathsf <2>O_<3>+2KOH
ightarrow 2KNO_<2>+H_<2>O>>>

Применение [ править | править код ]

Применяется в лаборатории для получения азотистой кислоты и её солей.

Физиологическое действие [ править | править код ]

Высокотоксичен. По действию на организм сравним с дымящей азотной кислотой, вызывает тяжёлые ожоги кожи.

9 класс

Продолжение. См. 21, 22, 23, 24, 25-26, 27-28/2003

5. Подгруппа азота

Знать: важнейшие свойства и применение азота, фосфора, аммиака, оксидов азота и фосфора, азотной и фосфорной кислот, нитратов; важнейшие минеральные удобрения (азотные, фосфорные и калийные), условия их рационального хранения и использования; устройство прибора для получения аммиака в лабораторных условиях; качественные реакции на нитрат-, фосфат-ионы и ион аммония; химические реакции, лежащие в основе производства аммиака и азотной кислоты, условия их осуществления; общие научные принципы химического производства.
Уметь: давать характеристику подгруппе элементов; составлять уравнения изученных реакций, рассматривать их с точки зрения окислительно-восстановительных и ионных представлений; определять на практике нитрат- и фосфат-ионы, а также ион аммония; решать комбинированные задачи.
Основные понятия: донорно-акцепторный механизм образования связи, ион аммония, несолеобразующий (безразличный) оксид селитры, удобрения (туки), аллотропия фосфора, фосфорный ангидрид, азотистый ангидрид, азотный ангидрид, нитриды, фосфиды.

Контрольные вопросы

1. Каково строение атома азота?
2. Каковы возможные валентности и степени окисления азота?
3. Где в природе встречается азот?
4. Как получают азот в лаборатории и в промышленности?
5. Каковы физические свойства азота?
6. Каковы химические свойства азота? Напишите уравнения реакций.
7. Где применяется азот?
8. Каково строение молекулы аммиака? Какой тип химической связи в молекуле NH3?
9. Как образуется донорно-акцепторная связь в ионе аммония?
10. Почему аммиак способен окисляться?
11. Каковы физические свойства аммиака?
12. Как аммиак взаимодействует с водой и кислотами?
13. Какие два способа окисления аммиака вам известны? Приведите уравнения соответствующих реакций.
14. Где применяется аммиак?
15. Почему соли аммония схожи с солями калия?
16. Какова растворимость в воде солей аммония?
17. Как получают аммиак в лаборатории и на производстве? Составьте уравнения реакций получения NH3.
18. Каковы общие свойства солей аммония? Напишите уравнения реакций.
19. Каковы специфические свойства солей аммония? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.
20. Какова качественная реакция на соли аммония? Составьте уравнение реакции.
21. Какие оксиды азота вам известны?
22. Как можно получить монооксид азота? Каковы его физические свойства?
23. Как можно получить диоксид азота? Каковы его физические свойства?
24. Как диоксид азота взаимодействует с водой и щелочами? Напишите уравнения реакций.
25. Каковы физические свойства азотной кислоты?
26. Каково строение молекулы азотной кислоты?
27. Каковы валентность и степень окисления азота в азотной кислоте?
28. Как можно получить азотную кислоту? Приведите уравнение реакции.
29. Почему азотная кислота является сильным окислителем?
30. Как азотная кислота взаимодействует с металлами?
31. Какие газообразные вещества могут выделяться при восстановлении азота в азотной кислоте?
32. Какие металлы не взаимодействуют с концентрированной азотной кислотой? Почему?
33. Как взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой медь и серебро? Напишите уравнения реакций.
34. В какой таре можно хранить азотную кислоту?
35. Как разлагается азотная кислота?
36. Как взаимодействуют неметаллы с азотной кислотой? Приведите уравнения реакций.
37. Какие еще соединения азота вам известны?
38. Как называют соли азотной кислоты? Каковы их физические свойства?
39. Какие нитраты являются удобрениями?
40. Какие способы получения нитратов вам известны? Составьте уравнения реакций.
41. Как могут разлагаться нитраты при нагревании? Напишите уравнения реакций разложения KNO3, Cu(NO3)2 и AgNO3.
42. Почему нитраты могут быть окислителями?
43. Как отличить нитраты от других солей?
44. Каково строение атома фосфора?
45. Каковы возможные степени окисления фосфора?
46. Где фосфор встречается в природе?
47. Какие аллотропные формы образует фосфор?
48. Какая форма простого вещества фосфора наиболее активная?
49. Как получают фосфор в промышленности?
50. Каковы химические свойства фосфора? Приведите уравнения реакций.
51. Как фосфор взаимодействует с бертолетовой солью?
52. Где применяется фосфор?
53. Какова формула фосфорного ангидрида? Каковы его физические свойства?
54. Как фосфорный ангидрид взаимодействует с водой? Составьте уравнение реакции.
55. Каков химический характер оксида Р2О5? Как он реагирует с щелочами?
56. Где применяется фосфорный ангидрид?
57. Назовите формулы главных фосфорных кислот.
58. Как можно получить ортофосфорную кислоту? Напишите уравнение реакции.
59. Как диссоциирует ортофосфорная кислота?
60. Сколько видов солей может образовать ортофосфорная кислота?
61. Как называют соли ортофосфорной кислоты? Приведите примеры формул солей ортофосфорной кислоты, в которых замещены один, два и три атома водорода. Назовите эти соли.
62. Как распознать соли фосфорной кислоты?
63. Где применяют ортофосфорную кислоту и ее соли?
64. Какие вещества называют удобрениями?
65. Какие виды удобрений вам известны?
66. Перечислите важнейшие удобрения каждой группы.
67. Какие элементы составляют семейство азота?
68. Как изменяются свойства элементов группы Vа и их соединений с увеличением атомного номера? Почему?
69. Где применяются мышьяк, сурьма и висмут?
70. Что вы знаете о фосфине?
71. Какие соединения называют фосфидами? Как они взаимодействуют с водой и кислотами?
72. Как доказать, что белый и красный фосфор – это аллотропные формы одного и того же элемента?

Читайте также:  Химический состав мужской спермы

5.1. Некоторые соединения азота и их свойства

5.1.1. Оксиды азота

– оксид азота(I), закись азота, «веселящий» газ, несолеобразующий оксид. Получают N2O разложением аммиачной селитры:

Установка для получения оксида азота(I) состоит из штативов, пробирки, пробки с газоотводной трубкой, кристаллизатора, цилиндра и спиртовки, как показано на рис. 1. В сухую пробирку помещают нитрат аммония, закрывают пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагревают. Газ собирают в цилиндр, наполненный водой.

Рис. 1.
Получение оксида азота(I) в лаборатории

Оксид N2O разлагается при нагревании:

Оксид N2O реагирует с водородом:

– оксид азота(II), несолеобразующий оксид. Получают NO реакцией меди с кислотой HNO3 (разб.) (рис. 2).

Установка для получения оксида азота(II) состоит из штативов, пробирки, пробки с газоотводной трубкой, кристаллизатора, цилиндра и спиртовки. В пробирку помещают немного медных стружек и заливают разбавленную азотную кислоту. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой и укрепляют в штативе. Конец газоотводной трубки опускают в кристаллизатор с водой и далее в цилиндр, как показано на рис. 2. При нагревании начинает выделяться бесцветный газ – оксид азота(II).

Рис. 2.
Получение оксида азота(II) в лаборатории

Оксид азота NO легко окисляется кислородом воздуха, т. е. действует как восстановитель:

В реакции с сернистым газом оксид NO – окислитель:

– оксид азота(III), азотистый ангидрид (ему соответствуют азотистая кислота HNО2 и соли нитриты, NaNО2 – нитрит натрия); это кислотный оксид, для него характерны все свойства кислотных оксидов. Получают оксид N2O3 по реакции:

NO2 + NO N2O3.

– оксид азота(IV), диоксид азота, бурый газ (токсичен).

Реакции оксида NO2

3) Димеризация при охлаждении:

При температуре –11 °С равновесие полностью смещено вправо, а при +140 °С – целиком влево.

– оксид азота(V), азотный ангидрид, кислотный оксид, сильный окислитель.
Оксид N2O5 легко разлагается:

2N2O5 = 4NO2 + O2.

5.1.2. Особые свойства азотной кислоты.
НNО3 – cильный окислитель

При взаимодействии НNО3 с металлами (М) никогда не выделяется водород:

М + НNО3 соль + вода + газ.

Смесь HNO3 (конц.) с HCl (конц.) в объемном соотношении 1:3 (1V HNO3 + 3V HCl) называют «царской водкой».

Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O.

5.2. Решение задач по теме «Подгруппа азота»

Задача 1. Определите минимальный объем раствора с массовой долей азотной кислоты 80% и плотностью 1,45 г/мл, который потребуется для растворения серебра, полученного при взаимодействии 10 г железа с раствором, содержащим
48 г нитрата серебра.

Решение

Задача 2. При нормальных условиях 12 л газовой смеси, состоящей из аммиака и углекислого газа, имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов содержит смесь? Каковы объемные доли каждого компонента в смеси?

Решение

Задания для самоконтроля

1. Напишите уравнения практически осуществимых реакций:

2. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

3. Составьте схемы электронного баланса, расставьте коэффициенты в уравнениях реакций:

а) HNO3 + С СО2 + NO + H2O;
б) HNO3 + AsH3 H3AsO4 + NO2 + H2O;
в) HNO3 + P + H2O H3PO4 + NO;
г) HNO3 + CuS Сu(NO3)2 + H2SO4 + NO + H2O;
д) MnO2 + K2CO3 + KNO3 K2MnO4 + KNO2 + CO2;
е) K2CrO4 + (NH4)2S + H2O Сr(OH)3 + KOH + NH4OH + S.

4. При взаимодействии 28 л (н. у.) аммиака с раствором азотной кислоты массой 400 г, в котором содержится 0,24 массовые доли HNO3, образуется нитрат аммония массой 90 г. Вычислите выход продукта реакции в процентах от теоретически возможного.

5. При нагревании технического нитрата меди(II) массой 75,2 г выделяется кислород объемом 4 л (н. у.). Рассчитайте массовую долю примесей в образце нитрата.

6. Имеется смесь хлорида, карбоната и нитрата натрия массой 50 г. Определите массовую долю каждого компонента смеси, если известно, что при действии на нее избытка соляной кислоты выделяется газ объемом 2,24 л (н. у.), а при прокаливании такой же массы смеси выделяется кислород объемом 2,24 л (н. у.).

Ответ. (NaCl) = 44,8%, (Na2CO3) = 21,2%, (NaNO3) = 34%.

7. При действии избытка разбавленной азотной кислоты на образец известняка массой 80 г, содержащий 20% примесей, выделяется оксид углерода(IV), который пропускают через раствор, содержащий 25,6 г гидроксида натрия. Определите, какая соль (кислая или средняя) образуется. Какова ее масса?

8. Определите, какая соль образовалась и какова ее масса, если раствор гидроксида кальция объемом 200 мл, концентрация которого 0,2 моль/л, прореагировал с 9,8%-м раствором ортофосфорной кислоты массой 200 г.

9. Оксид фосфора(V), полученный окислением 31 г фосфора, растворен в 495 г воды с образованием ортофосфорной кислоты. В этот раствор пропущено 44,8 л аммиака. Определите состав полученной соли и ее концентрацию в растворе (массовую долю в процентах).

Ответы на задания для самоконтроля

5.2. Решение задач по теме «Подгруппа азота»

Добавить комментарий

Adblock detector