Элементы V А группы. Азот и его соединения

Июль 31, 2022

Главная
Химия
Элементы V А группы. Азот и его соединения

Содержание

2. N, P, As, Sb и Bi - элементы главной подгруппу V группы периодической системы. Электронная конфигурация
3. Азот. В природе: NaNO3 (чилийская или натриевая селитра) и калия KNO3 (индийская или калиевая селитра). Осадки
4. Хим. св-ва: 1s22s22p3. +5 - - - - - - - - - -HNO3 +4 -
5. Ст.ок. -3 Нитриды: основные (Na3N, Mg3N2), амфотерные (AlN), кислотные (Si3N4). Необратимый гидролиз: Li3N + 3H2O →
6. Хим. св-ва:NH3 + H2O ↔ NH3·H2O NH3·H2O ↔ NH4OH NH4OH↔ NH4+ + OH- Гидролиз: NH4+ +
7. Производные NH4OH (NH4Cl, NH4NO3) - кислотные свойства, а производные NH2- амиды, как основания: KNH2 + NH4Cl
8. C щелоч. и щел-зем. Ме образует амиды металлов: 2Na + 2NH3 → 2NaNH2 + H2 Соли
9. Соли аммония - реакционноспособны. NH4Cl (нашатырь) - для удаления оксидных пленок:4CuO + 2NH4Cl → 3Cu +
10. N2H4 – ионизир. растворитель, щелочная реакция: N2H4 + H2O = N2H5+ + OH- N2H5+ + H2O
11. Получают а). Пропуская NO и H2 через Pt: 2NO + 3H2 → 2NH2OH б). Восстановление путем
12. Оксиды: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5, кроме N2O5, газообр. в-ва: 2NO2 = N2O4 2NO + O2
13. Ст.ок.+2: NO – бесцв. газ, в тв. и жд. состоянии синего цвета, плохо раств. в H2O.
14. В качестве лиганда в составе комплекса: FeCI2 + NO + 5H2O → [Fe(H2O)5NO]CI2 ОВ-двойственность: 2H2S +
15. Ст.ок.+3: оксид N2O3, HNO2 и ее солях. N2O3 - бурый яд. газ, при t ниже –400С
16. В конц. р-ах или при высоких температурах распадается: 3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O Разлагается:
17. Нитриты щел. Ме плавятся, а остальные разлагаются: Ca(NO2)2 → CaO + NO2 + NO AgNO2 →
18. Ст.ок.+4. NO2 - красно-бурый токс. газ с характерным запахом. При t ниже +210 С жидкость желтоватого
19. Диспропорционирование: 2NO2+H2O→HNO2+HNO3 2NO2 + 2KOH → KNO2 + KNO3 + H2O C водой: 4NO2 + O2
20. Ст.ок.+5. N2O5 (азотный ангидрид)-бесцв. кристаллы с tпл 300оС. Получение: 6HNO3 + P2O5 → 3N2O5 + 2H3PO4
21. HNO3 – бесцв. жидкость, "дымящая" на воздухе. Ионизирует: HNO3 + H2O → H3O+ + NO3- На
22. При взаимодействии Ме с HNO3 водород не выделяется. Окисляясь, он образует воду. Конц. HNO3 (W =
23. При взаимодействии конц. HNO3 с наиболее актив. Ме, до алюминия, выделяется N2O: 4Ca + HNO3конц. →
24. Смесь конц. HCl и конц. HNO3 3:1 - "царская водка“, т.к. растворяет Au и Pt. Более
25. Окисление Ме с избытком HCl – комплексы: H[AuCl4] и H2[PtCl6]. Соли азотной кислоты:нитраты – бесцв. кристалл.
26. Нитраты Ме, между Mg и Cu, разлагаются: 2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2 2Cu(NO3)2 →
27. Нитраты применяют для легко воспламеняющихся и взрывчатых смесей (например, черного пороха: 68% KNO3, 15% S u
29. Скачать презентацию

Слайд 2

N, P, As, Sb и Bi - элементы главной подгруппу V

группы периодической системы. Электронная конфигурация – ns2np3.
Ст. ок. от -3 (ЭН3) до +5 (Э2О5).

Слайд 3

Азот. В природе: NaNO3 (чилийская или натриевая селитра) и калия KNO3

(индийская или калиевая селитра). Осадки содержат HNO2, HNO3, NH4NO3.
Получение: В лаборатории при нагревании
NH4Cl + NаNO2 → NH4NO2 + NаCl
NH4NO2 → N2 + 2H2O
В промышленности N2 получают фракционной перегонкой жидкого воздуха.

Слайд 4

Хим. св-ва: 1s22s22p3.
+5 - - - - - - - -

- -HNO3
+4 - - - - - - - - - - - NO2
+3 - - - - - - - - - - HNO2
+2 - - - - - - - - - - - -NO
+1- - - - - - - - - - - - N2O
0 - - - - - - - - - - - -N2
-1- - - - - - - - - -NH2OH
-2 - - - - - - - - - - -N2H4
-3 - - - - - - - - - - - -NH3
Устойчивость: N2 ↔ 2N
∆H0298 = 945,3 кДж/моль
(при 30000С α = 0,1 %).

Слайд 5

Ст.ок. -3 Нитриды: основные (Na3N, Mg3N2), амфотерные (AlN), кислотные (Si3N4).
Необратимый гидролиз:

Li3N + 3H2O → 3LiOH + NH3
Cu3N + 4HCl → 3CuCl + NH4Cl
BN + 3H2O → B(OH)3+ NH3
Cl3N + 3H2O → 3HClO + NH3
Li3N + AlN → Li3[AlN2]
Аммиак NH3. Соли аммония.
Получение в лаборатории (при нагревании):
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O + 2NH3
В промышленности (t=4500С, Р=300 атм.) :
N2(г) + 3H2(г) ↔ 2NH3(г)

Соединения с отрицательными степенями окисления

Слайд 6

Хим. св-ва:NH3 + H2O ↔ NH3·H2O
NH3·H2O ↔ NH4OH
NH4OH↔ NH4+ + OH-

Гидролиз:
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
Молекула аммиака - донор электронной пары:
NH3 + H+ → [NH4]+
При температуре ниже –330 С0 аммиак превращается в бесцветную жидкость. Сильный ионизирующий растворитель - катион аммония и амид-анион.
2NH3 → NH4+ + NH2-

Слайд 7

Производные NH4OH (NH4Cl, NH4NO3) - кислотные свойства, а производные NH2-
амиды, как

основания:
KNH2 + NH4Cl → KCl + 2NH3
Горение: 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
С галогенами: 8NH3 + 3Br2 → N2 + 6NH4Br
Восстановитель:3CuO + 2NH3 → N2 + 3Cu + 3H2O
С хлоратом калия окисляется:
3NH3 + 4KClO3 + 3NaOH → 3NaNO3 + 4KCl + 6H2O

Слайд 8

C щелоч. и щел-зем. Ме образует амиды металлов: 2Na + 2NH3

→ 2NaNH2 + H2
Соли аммония: NH3 + HCl → NH4Cl
Термическое разложение: а). Анионы летучих кислот, процесс обратимый: NH4Cl ↔ NH3 + HCI
(NH4)2CO3 ↔ 2NH3 + CO2 + H2O
б). Анионом нелетучей кислоты – частичное разложение: (NH4)2SO4 → NH3 + NH4HSO4
в). Анион - окислитель, р-я протекает необратимо: NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O

Слайд 9

Соли аммония - реакционноспособны. NH4Cl (нашатырь) - для удаления оксидных

пленок:4CuO + 2NH4Cl → 3Cu + CuCl2 + N2 + 4H2O
Fe3O4 + 8NH4Cl → FeCl2 + 2FeCl3 + 8NH3 + 4H2O
Со щелочами в реакцию обмена при нагревании: NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O
Ст.ок. -2 Гидразин N2H4 - бесцветная жидкость, кипящая при 113,50 0С.
Получение: 2NH3 + NaClO → N2H4 + NaCl + H2O
Самоионизация с образованием иона гидразония и гидразид-иона:
N2H4 + N2H4 ↔ N2H5+ + N2H3-

Слайд 10

N2H4 – ионизир. растворитель, щелочная реакция:
N2H4 + H2O = N2H5+ +

OH-
N2H5+ + H2O = N2H62+ + OH-
Образует 2 типа солей [N2H5]Cl и [N2H6]Cl2.
В р-ях сильный восстановитель:
2Cu(OH)2 + N2H4 → 2Cu + N2 + 4H2O
N2H4 + 2H2O2 → N2 + 4H2O
N2H4 + 2I2 → N2 + 4HI
4KMnO4+5N2H4+6H2SO4→5N2+4MnSO4+2K2SO4+16H2O
Окисление: N2H4 + O2 → N2 + 2H2O
Ст.ок.-1: Гидроксиламин NH2OH - белое гигроскопичное, кристал-
лическое вещество,
производное NH3.
t пл = 320о С,
t кип = 570о С.

Слайд 11

Получают а). Пропуская NO и H2 через Pt:
2NO + 3H2 →

2NH2OH
б). Восстановление путем электролиза:
HNO3 + 3H2 → NH2OH + 2H2O
При t ≥ 150С разл.: 3NH2OH → NH3 + N2 + 3H2O
Ионизирует: NH2OH + H2O = NH3OH+ + OH-
С кислотами: NH2OH + HCl → [NH3OH]Cl
В ОВР восстановителем и окислителем :
2NH2OH + I2 + 2KOH → N2 + 2KI + 4H2O
2NH2OH+4FeSO4+3H2SO4→2Fe2(SO4)3+(NH4)2SO4+2H2O

Слайд 12

Оксиды: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5,
кроме N2O5, газообр. в-ва:
2NO2 = N2O4

2NO + O2 = 2NO2 NO2 + NO = N2O3
Ст.ок.+1: N2O - в обычных условиях устойчив. Разложение: 2N2O → 2N2 + O2
Как окислитель:N2O + H2 → N2+ H2O
N2O + SO2 + H2O → N2 + H2SO4
С H2O, кислотами, щелочами - не реагирует. При обычной температуре - инертнен.
Получают термическим разложением:
NH4NO3 → N2O + 2H2O

Соединения с положительными С.О.

Слайд 13

Ст.ок.+2: NO – бесцв. газ, в тв. и жд. состоянии синего

цвета, плохо раств. в H2O.
Как и N2O - безразличный оксид. При tкомн. не разлагаются.
Получение: в пром.: 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O
Отдавая электрон в нитрозил-ион:NO– e→NO+
А присоединяя в нитрозид-ион:NO+e→NO-
Нитрозид-ион менее устойчив, чем NO, который не взаимодействует
с водой и
растворами
щелочей.

Слайд 14

В качестве лиганда в составе комплекса:
FeCI2 + NO + 5H2O →

[Fe(H2O)5NO]CI2
ОВ-двойственность: 2H2S + 2NO → N2 + 2S + 2H2O
2SO2 + 2NO → 2SO3 + N2
SO2 + 2NO + H2O → N2O + H2SO4
2NO+K2Cr2O7+4H2SO4→2HNO3+K2SO4+Cr2(SO4)3+3H2O
2NO + O2 → 2NO2
C галогенами (кроме йода): галогениды нитрозилия. 2NO + CI2 → 2NOCI
(ядовитый газ, бурого цвета):
Соли подвергаются необратимому гидролизу:
NOCI → NO+ + CI- NO+ + 2H2O → H3O+ + HNO2

Слайд 15

Ст.ок.+3: оксид N2O3, HNO2 и ее солях.
N2O3 - бурый яд. газ,

при t ниже –400С в зел.-синюю жидкость, тв. при t =-1010С
В жид. и газ. состоянии диссоциирует:
N2O3 = NO2 + NO
Получение:2(NO)HSO4 + H2O → N2O3 + 2H2SO4
С водой и щелочами:N2O3 + H2O → 2HNO2
N2O3 + Ca(OH)2 → Ca(NO2)2 +H2O
HNO2 - устойчива только в очень разбавленных р-ах при t ниже 00С.
Получение при охлаждении до 00С:
NO2 + NO + H2O → 2HNO2
Ba(NO2)2 + H2SO4 → 2HNO2 + BaSO4

Слайд 16

В конц. р-ах или при высоких температурах распадается:
3HNO2 → HNO3 +

2NO + H2O
Разлагается: 2HNO2 → NO2 + NO + H2O
HNO2 принадлежит к числу слабых кислот (К(HNO2))= 4.10-4).
Ионизирует: HNO2 + H2O = H3O+ + NO2-
С хим. актив. Ме образует:
4HNO2 + Ba → Ba(NO2)2 + 2NO + 2H2O
Соли азотистой кислоты: нитриты – бесцв., х/р в H2O крист. в-ва., токсичны.

Слайд 17

Нитриты щел. Ме плавятся, а остальные разлагаются: Ca(NO2)2 → CaO +

NO2 + NO
AgNO2 → Ag + NO2
ОВ-двойственность: H2S +2HNO2→2H2O+ S + 2NO
2HNO2 + 2HI → 2NO + I2 + 2H2O
2HNO2 + O2 → 2HNO3
2KI + 2KNO2 + 2H2SO4 → I2 + 2NO + 2K2SO4 + 2H2O
KNO2 + 3Zn + 5KOH + 5H2O → NH3 + 3K2[Zn(OH)4]
5KNO2+2KMnO4+3H2SO4→5KNO3+2MnSO4+K2SO4
+ 3H2O
С Ме образуют комплексы: 3KNO2+Bi(NO2)3→K3[Bi(NO2)6]

Слайд 18

Ст.ок.+4. NO2 - красно-бурый токс. газ с характерным запахом. При t

ниже +210 С жидкость желтоватого цвета, переходит в N2O4: 2NO2 ↔ N2O4
Получение: окислением NH3 до NO2.
В лаборатории: Cu+4HNO3→Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
NO2 при + электрона образует нитрит-ион NO2-, а при - катион нитрония NO2+:
NO2 + e → NO2- NO2 – e → NO2+

Слайд 19

Диспропорционирование: 2NO2+H2O→HNO2+HNO3
2NO2 + 2KOH → KNO2 + KNO3 + H2O
C водой:

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3 (Промышленный способ получения HNO3)
Окислитель (сильнее чем HNO2 и HNO3):
2NO2 + 2HI → 2HNO2 + I2
2NO2 + SO2 + 2H2O → 2HNO2 + H2SO4
В атмосфере NO2 горят углерод, фосфор и сера: 2NO2 + 2C → N2 + 2CO2

Слайд 20

Ст.ок.+5. N2O5 (азотный ангидрид)-бесцв. кристаллы с tпл 300оС.
Получение: 6HNO3 +

P2O5 → 3N2O5 + 2H3PO4
Разложение: 2N2O5 → 4NO2 + O2
При нагревании взрывается.
Кристаллы - ионную структуру
NO2+ . NO3- (нитрат нитроила).
С водой: N2O5 + H2O → 2HNO3
Сильный окислитель - органика сгорает. Под сильными восстановителями :
2N2O5 + 2H2S → 2N2 + 2H2SO4 + O2
N2O5 + SO2 → N2 + SO3 + 2O2

Слайд 21

HNO3 – бесцв. жидкость, "дымящая" на воздухе.
Ионизирует: HNO3 + H2O

→ H3O+ + NO3-
На свету разлагается: 4HNO3 → 4NO2 + 2H2O + O2
HNO3 - сильный окислитель.
Восстанавление до: NO2, N2O3, NO, N2O, N2, NH3 (NH4NO3). Чем выше концентрация HNO3, тем менее глубоко она восстанавливается.

Слайд 22

При взаимодействии Ме с HNO3 водород не выделяется. Окисляясь, он образует

воду.
Конц. HNO3 (W = 68%) окисляет почти все металлы (кроме золота и платины), но пассивирует Fe, Cr, Al - оксидные пленки. Другие металлы малой актив. (Cu, Ag) восстанавливают HNO3 до NO2:
Cu + 4HNO3конц. → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
А разбавленную до NO:
3Cu + 8HNO3разб. → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Слайд 23

При взаимодействии конц. HNO3 с наиболее актив. Ме, до алюминия, выделяется

N2O:
4Ca + HNO3конц. → 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O
Разб. HNO3 с актив. Ме нитрат аммония:
4Zn + 10HNO3очень раз. → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
Окисление неМе (как и Ме) конц. HNO3 восстанавливается до NO2, а более разб. - до NO:
S + 6HNO3конц. → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
B + 3HNO3конц. → H3BO3 + 3NO2
3P + 5HNO3разб. + 2H2O → 3H3PO4 + 5NO

Слайд 24

Смесь конц. HCl и конц. HNO3 3:1 - "царская водка“, т.к.

растворяет Au и Pt. Более сильный окислитель, чем HNO3:
HNO3 + 3HCl → Cl2 + 2H2O + NOCl
NOCl разлагается: 2NOCl → 2NO + Cl2
Окислительные свойства обеспечивает хлор. Окисление царских Ме:
Au + HNO3 + 3HCl → AuCl3 + NO + 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 12HCl → 3PtCl4 + 4NO + 8H2O

Слайд 25

Окисление Ме с избытком HCl – комплексы: H[AuCl4] и H2[PtCl6].
Соли азотной

кислоты:нитраты – бесцв. кристалл. в-ва, х.р. в H2O. При нагревании - разлагаются: 2KNO3→2KNO2+O2

Слайд 26

Нитраты Ме, между Mg и Cu, разлагаются:
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2

+ O2
2Cu(NO3)2 → 2CuO + 4NO2 + O2
Ме, правее меди - при нагревании разлагаются:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 +O2
Соли HNO3 - сильные окислители свойства за счет кислорода, образующегося в результате их разложения при высоких температурах.

Слайд 27

Нитраты применяют для легко воспламеняющихся и взрывчатых смесей (например, черного пороха:

68% KNO3, 15% S u 17% C). Важной областью применения азота является его использование как аммиак, азотные удобрения, красители и т. п. Большие количества используют в коксовом производстве - «сухое тушение кокса»). Заморозка жидким азотом живых существ с возможностью последующей их разморозки пока не возможна.

Применение Азота