Раздел: Неорганическая химия

Азот

Статья

Не изучено

Азот — газ без цвета и запаха. Молекула N₂ очень стабильна, поэтому азот мало с кем реагирует.

Химические свойства

Взаимодействие с металлами

Реагирует при нагревании только с активными металлами с образованием нитридов. Но с литием реакция идет без нагревания:

Li + N₂ → Li₃N

Нитриды легко разлагаются водой или кислотами. При этом при взаимодействии с избытком кислоты образуется не аммиак, а соль аммония:

Ca₃N₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + NH₃

Ca₃N₂ + HCl → CaCl₂ + NH₃

Ca₃N₂ + HCl(изб.) → CaCl₂ + NH₄Cl

Приятного изучения статьи! Если хочешь подготовиться на 90+, то обязательно посмотри вот эти способы подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и узнать подробнее) 💜

Взаимодействие с неметаллами

Из галогенов реагирует только со фтором:

N₂ + F₂ → NF₃

С кислородом при нагревании:

N₂ + O₂ ⇄ NO

С серой не взаимодействует.

С фосфором не взаимодействует.

С углеродом не взаимодействует.

С кремнием не взаимодействует.

С водородом при нагревании, повышенном давлении и в присутствии катализатора:

N₂ + H₂ ⇄ NH₃

Взаимодействие со сложными веществами

С кислотами не взаимодействует.

С гидроксидам не взаимодействует.

С оксидами не взаимодействует.

С солями не взаимодействует.

Некоторые способы получения:

(NH₄)₂Cr₂O₇ → Cr₂O₃ + N₂ + H₂O

NH₄NO₂ → N₂ + H₂O

Аммиак

Аммиак NH₃ — бесцветный газ с резким запахом (кошачьей мочи). При растворении аммиака в водe образуется неустойчивый гидроксид NH₄OH.

Cжигание:

NH₃ + O₂ → N₂ + H₂O

NH₃ + O₂ → NO + H₂O в присутствии катализатора

С оксидами неактивных и металлов средней активности:

CuO + NH₃ → Cu + N₂ + H₂O

С галогенами:

NH₃ + Br₂ → N₂ + HBr

С перокcидами:

NH₃ + H₂O₂ → N₂ + H₂O

NH₃ + Na₂O₂ → N₂ + NaOH

Кислотные свойства. Реагирует только с активными металлами:

Na + NH₃ → NaNH₂ + H₂

Как восстановитель:

NH₃ + KMnO₄ → MnO₂ + N₂ + KOH + H₂O

При нагревании:

NH₃ → N₂ + H₂

Получение синильной кислоты:

CH₄ + NH₃ + O₂ → HCN + H₂O

Получение в лаборатории:

NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + NH₃ + H₂O

Оксиды азота

Оксид азота (I) N₂O — бесцветный газ

Оксид азота (II) NO — бесцветный газ

NO + O₂ → NO₂ легко окисляется на воздухе

Оксид азота (III) N₂O₃ — синяя жидкость или бесцветный газ. Ангидрид азотистой кислоты HNO₂:

K₂O + N₂O₃ → KNO₂

Оксид азота (IV) NO₂ — бурый газ:

NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃

NO₂ + H₂O + O₂ → HNO₃

K₂O + NO₂ → KNO₃ + KNO₂

NO₂ + KMnO₄ + H₂O → Mn(NO₃)₂ + KNO₃ + HNO₃

Zn + NO₂ → ZnO + N₂

Cu + NO₂ → CuO + N₂

Оксид азота (V) N₂O₅ — бесцветные кристаллы. Ангидрид азотной кислоты HNO₃:

K₂O + N₂O₅ → KNO₃

Азотная кислота

Азотная кислота HNO₃ является окислителем в любой концентрации. На свету частично разлагается:

HNO₃ → NO₂ + H₂O + O₂

Взаимодействие с металлами. То, во что восстановится азотная кислота, зависит как от концентрации кислоты, так и от активности металла. В общем виде реакция выглядит так:

HNO₃ + металл → нитрат + вода + оксид азота/N₂/NH₃/NH₄NO₃

На самом деле, в подобных реакциях образуется смесь оксидов азота, поэтому можно встретить самые разнообразные записи реакций и правила взаимодействия. Схема, которая лучше всего отражает то, как пишут сами составители ЕГЭ:

HNO₃(конц) + любой металл → NO₂

HNO₃(разб) + неактивный металл → NO

HNO₃(разб) + металл средней активности → N₂O

HNO₃(разб) + активный металл → N₂

HNO₃(оч разб) + активный металл → NH₄NO₃

Пассивирование. При обычной температуре концентрированная HNO₃ пассивирует Al, Cr и Fe, то есть не взаимодействует с ними. Чтобы реакция пошла, надо нагреть кислоту, разбавить ее или размельчить металл.

Азотная кислота не взаимодействует с Au, Pt. Поэтому для растворения этих металлов используют царскую водку — смесь азотной и соляной кислот:

Au + HNO₃(конц) + 3HCl → AuCl₃ + NO + 2H₂O

Взаимодействие с неметаллами:

S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

P + HNO₃ + H₂O → H₃PO₄ + NO

C + HNO₃ → CO₂ + NO + H₂O

Si + HNO₃ → SiO₂ + NO + NO₂ + H₂O

I₂ + HNO₃ → HIO₃ + NO₂ + H₂O

Окисление сложных веществ:

ZnS + HNO₃ → ZnSO₄ + NO₂ + H₂O

Нитраты

Окислительные свойства в кислом растворе:

Cu + KNO₃ + H₂SO₄ → CuSO₄ + K₂SO₄ + NO₂ + H₂O

Термическое разложение нитратов

Нитраты активных металлов:

KNO₃ → KNO₂ + O₂

Нитраты металлов средней активности:

Zn(NO₃)₂ → ZnO + NO₂ + O₂

Нитраты тяжелых металлов:

Hg(NO₃)₂ → Hg + NO₂ + O₂

Исключения:

NH₄NO₃ → N₂O + H₂O

LiNO₃ → Li₂O + NO₂ + O₂

Cu(NO₃)₂ → CuO + NO₂ + O₂

Fe(NO₃)₂ → Fe₂O₃ + NO₂ + O₂

Mn(NO₃)₂ → MnO₂ + NO₂ – не особо ФИПИшно

В открытом варианте ФИПИ 2021 года в неорганическое задаче присутствовало «медленное нагревание» нитрата кальция. При этом одновременно протекали две реакции:

Ca(NO₃)₂ → Ca(NO₂)₂ + O₂

Ca(NO₃)₂ → CaO + NO₂ + O₂

Азотистая кислота

Азотистая кислота HNO₂ и ее соли содержат атом азота в промежуточной степени окисления N⁺³, поэтому в ОВР они могут выступать как в роли окислителя, так и в роли восстановителя.

Как окислитель:

HNO₂ + HI → I₂ + NO + H₂O

NaNO₂ + Na₂S + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + S + NO + H₂O

KNO₂ + KI + H₂SO₄ = I₂ + NO + K₂SO₄ + H₂O