Азот
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 этот способ подготовки (жми, чтобы перейти на сайт и почитать 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
Как восстановитель:
HNO₂ + H₂O₂ → HNO₃ + H₂O
KNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → KNO₃+K₂SO₄+MnSO₄+H₂O
Разложение NH₄NO₂. Нитрит аммония — неустойчивая соль. Если она образуется в ходе реакции ионного обмена, то тут же разлагается:
NH₄NO₂ → N₂ + H₂O