Оксиды азота.
Виды оксидов азота N 2 O NO N 2 O 3 NO 2 N 2 O 5 +1 +2 +3 +4 +5 N 2 O – оксид азота( I ) NO – оксид азота( II) Несолеобразующие оксиды, т.к. не взаимодействуют при обычных условиях с кислотами и щелочами с образованием солей. N 2 O 3 – оксид азота( III) - азотистый ангидрид NO 2 – ок c ид азота( IV) и его димер N 2 O 4 – ангидриды азотной и азотистой кислот. N 2 O 5 – азотный ангидрид Кислотные оксиды
N2O - оксид азота (I) II IV II N=N=O Против всех правил Степень окисления не всегда совпадает с валентностью. Несолеобразующий оксид +2 -2 N=N=O степень окисления распределяется на два атома азота и равна для обоих +2, а для одного +1 Молекула линейна Бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом, хорошо растворим в воде, но не взаимодействует с ней. В смеси с кислородом используется в медицине для слабого наркоза. («веселящий» газ). Проявляет окислительные свойства. Легко разлагается. При 700 С разлагается: 2 N2O= 2N2 + O2
Получение. Разложение нитрата аммония при нагревании: NH 4 NO 3 = N 2 O + 2H 2 O Нагрев должен быть не более 245 0 С. Химические свойства. 1. Разлагается при 700 0 С с образованием кислорода: 2N 2 O = 2N 2 + O 2 Поэтому поддерживает горение и является окислителем. 2. С водородом: N 2 O + H 2 = N 2 + H 2 O
NO -оксид азота ( II ) Несолеобразующий оксид. Бесцветный газ, не имеет запаха. В воде малорастворим. Термически устойчив. Образуется из азота и кислорода при сильных электрических разрядах (например, во время грозы в воздухе) или при высокой температуре: N2 + O2 2 NO В лаборатории: С u + HNO3 == Cu(NO3)2 + NO + H2O разб. II II N= О молекула линейна, имеет неспаренный электрон, поэтому является радикалом, используется как донор электронов. Окислительно-восстановительная двойственность Восстановитель: 2 NO + O2 = 2 NO2 (легко!) так как радикал, очень легко подвергается окислению Окислитель: 2 NO + 2 SO2 = 2 SO3 + N2 Нитрозный способ получения серной кислоты 3 8 3 2 4
Получение. 1. При реакции неактивных металлов с разбавленной азотной кислотой: 3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O 2. При каталитическом окислении аммиака: 4 NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O 3. При взаимодействии с кислородом воздуха: N 2 + O 2 = 2NO (t 0 ≥ 2000 0 C, кат. Pt/Rh) 4. При взаимодействии нитритов с серной кислотой: 2 NaNO 2 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + NO + NO 2 + H 2 O
Химические свойства. Очень реакционноспособное вещество. Может проявлять и окислительные и восстановительные свойства. 1. При обычной температуре окисляется кислородом воздуха: 2 NO + O 2 = 2NO 2 2. Восстановитель: NO + NO 2 = N 2 O 3 2 NO + Cl 2 = 2 NOCl ( нитрозилхлорид ) 3. Окислитель: 2NO + 2SO 2 = 2SO 3 + N 2 2NO + 2 Н 2 = N 2 + 2Н 2 О (200 0 С) 2NO + 2Cu = N 2 + 2 CuO ( 5 00 0 С) 2NO + 2H 2 S = N 2 + 2 S + 2Н 2 О ( 3 00 0 С) 4. Взаимодействует с органическими веществами. Применяется в производстве азотной кислоты.
N2O3 -оксид азота ( III ) Жидкость, темно – синего цвета, термически неустойчива, t кип.= 3,5 С, т. е. существует в жидком состоянии только при охлаждении, в обычных условиях переходит в газообразное состояние. При взаимодействии с водой образуется азотистая кислота. При низких температурах и разлагается: N2O3 = NO + NO2 Азотистый ангидрид Кислотный оксид: N2O3 + H2O = 2 HNO2 N2O3 + 2 KOH = 2 KNO2 = H2O
Оксид азота ( III ) N 2 O 3 Получить можно при сильном охлаждении эквимолярной смеси NO и NO 2 : NO + NO 2 = N 2 O 3 Химические свойства. N 2 O 3 - кислотный оксид. Взаимодействие со щелочами: 2 NaOH + N 2 O 3 = 2NaNO 2 + H 2 O Взаимодействие с водой: N 2 O 3 + H 2 O ( хол ) = 2HNO 2 3 N 2 O 3 + H 2 O (гор) = 2HNO 3 + 4 NO Окисляется кислородом воздуха при -10 0 С: 2N 2 O 3 + О 2 = 4NO 2
Оксид азота ( IV) «Лисий хвост» Ядовитый газ бурого цвета, имеет характерный запах. Хорошо растворяется в воде. Полностью растворяется в ней. Проявляет все свойства кислотных оксидов. Кислотный оксид. Сильный окислитель +3 +5 2 NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 Взаимодействие с водой происходит таким образом, так как это смешанный оксид, которому соответствует две кислоты 2 NO2 + 2 NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O Ниже 22 С молекулы оксида азота( IV) легко соединяются попарно и образуют бесцветную жидкость состава N2O4, которая при охлаждении до -10,2 С превращается в бесцветные кристаллы. Димер в жидком состоянии бесцветный, в твердом - белый. t ( пл ) = -11,2 0 С. Хорошо растворяется в холодн ой воде. Насыщенный раствор имеет ярко-зеленый цвет. 2 NO2 === N2O4 II 4 II O=N=O
Оксид азота ( IV ) NO 2 Получение. Термическим разложением нитратов металлов, расположенных в ряду активности в интервале Al -С u : 2Cu(NO 3 ) 2 = 2CuO + 4NO 2 + O 2 Взаимодействием меди с концентрированной азотной кислотой : Cu + 4HNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O Окислением оксида азота( II): 2NO + O 2 = 2NO 2
Химические свойства. Взаимодействие с водой: 2NO 2 + H 2 O ( хол ) = HNO 3 + HNO 2 3 NO 2 + H 2 O (гор) = 2 HNO 3 + NO Взаимодействие с растворами щелочей: 2NO 2 + 2КОН = К NO 3 + К NO 2 + Н 2 О При растворении в воде в присутствии кислорода: 4 NO 2 + 2 H 2 O + О 2 = 4 HNO 3 Используется в промышленном способе получения азотной кислоты. Хороший окислитель: NO 2 + SO 2 = SO 3 + NO 2NO 2 + 4Cu = 4CuO + N 2 (500-600 0 C)
Оксид азота ( V) Бесцветные прозрачные кристаллы, хорошо растворяющиеся в воде с образованием азотной кислоты : N2O5 + H2O == 2 HNO3 Нестойкие кристаллы: 2 N2O5 == 4 NO2 + O2 Азотный ангидрид. Является очень сильным окислителем. Кислотный оксид: N2O5 + H2O == 2 HNO3 Как и оксид азота( III ) практического значения не имеет. Получение. Действие дегидратирующего агента Р 4 О 10 на азотную кислоту: 4 HNO 3 + P 4 O 10 = 2N 2 O 5 + 4HPO 3 Легко разлагается (при нагревании – со взрывом): 2N 2 O 5 == 4NO 2 + O 2
Химические свойства. Оксид азота( V) - кислотный оксид. 1. При растворении в воде образует азотную кислоту: N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3 2. Со щелочами образует нитраты: N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2 O Малоустойчив и легко разлагается уже при комнатной температуре: 2N 2 O 5 = 4NO 2 + O 2 Пр b нагревании разлагается со взрывом. Сильный окислитель: N 2 O 5 + 5С u = 5CuO + N 2 (500 0 C) На практике реакции не проводятся ввиду его труднодоступности и малой устойчивости
N 2 O 5 + H 2 O → HNO 3
N 2 O NO - несолеобразующие N 2 N 2 +3 O 3 -2 HNO 2 Соли нитриты NO 2 + H 2 O = HNO 3 + HNO 2 N 2 +5 O 5 -2 HNO 3 Соли нитраты
Обобщающие задания. 1. Имеются три закрытых цилиндра: с оксидом азота (IV), с азотом, с аммиаком. Как проще всего узнать, в каком цилиндре какой газ содержится? В каких цилиндрах и как изменится окраска влажной фиолетовой лакмусовой бумажки? NO2 NH3
2.Цилиндр с оксидом азота ( II ) был закрыт пластинкой. Как только пластинку сняли, в верхней части цилиндра появились бурые пары. Чем это объясняется? NO O2 NO2
