Химия. 9 класс · Габриелян, Остроумов, Сладков · § 18

Упражнение 6 к § 18

§ 18. Кислородные соединения азота · тема: Кислородные соединения азота

Задача 1

Условие (кратко)

а) Записать уравнения превращений NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NaNO₃ → NaNO₂; для ОВР — электронный баланс, для реакций в растворах — ионные уравнения.

Решение

Горение аммиака в кислороде:
$\mathrm{4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O}$ $\mathrm{2\overset{-3}{N} - 6e^- \rightarrow \overset{0}{N_2}}$ — 2; $\mathrm{\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}}$ — 3. Восстановитель $\mathrm{NH_3}$ , окислитель $\mathrm{O_2}$ .
Синтез в электрическом разряде:
$\mathrm{N_2 + O_2 \xrightarrow{t} 2NO}$ $\mathrm{\overset{0}{N_2} - 4e^- \rightarrow 2\overset{+2}{N}}$ — 1; $\mathrm{\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}}$ — 1. Восстановитель $\mathrm{N_2}$ , окислитель $\mathrm{O_2}$ .
Окисление на воздухе:
$\mathrm{2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2}$ $\mathrm{\overset{+2}{N} - 2e^- \rightarrow \overset{+4}{N}}$ — 2; $\mathrm{\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}}$ — 1. Восстановитель $\mathrm{NO}$ , окислитель $\mathrm{O_2}$ .
Поглощение водой в присутствии кислорода:
$\mathrm{4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3}$ $\mathrm{\overset{+4}{N} - 1e^- \rightarrow \overset{+5}{N}}$ — 4; $\mathrm{\overset{0}{O_2} + 4e^- \rightarrow 2\overset{-2}{O}}$ — 1. Восстановитель $\mathrm{NO_2}$ , окислитель $\mathrm{O_2}$ .
Нейтрализация (в растворе):
$\mathrm{HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O}$ $\mathrm{H^+ + NO_3^- + Na^+ + OH^- \rightarrow Na^+ + NO_3^- + H_2O}$ $\mathrm{H^+ + OH^- \rightarrow H_2O}$
Разложение нитрата натрия при нагревании:
$\mathrm{2NaNO_3 \xrightarrow{t} 2NaNO_2 + O_2\uparrow}$ $\mathrm{\overset{+5}{N} + 2e^- \rightarrow \overset{+3}{N}}$ — 2; $\mathrm{2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}}$ — 1. Окислитель — азот +5, восстановитель — кислород −2 (оба в $\mathrm{NaNO_3}$ ).

Ответ

4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O; N₂ + O₂ → 2NO; 2NO + O₂ → 2NO₂; 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃; HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O; 2NaNO₃ → 2NaNO₂ + O₂

Почему так

Цепочка показывает, как степень окисления азота растёт от −3 до +5, а затем снижается до +3 при разложении нитрата.

Подробнее — в теме «Кислородные соединения азота».

Задача 2

Условие (кратко)

б) Записать уравнения превращений KNO₃ → HNO₃ → Cu(NO₃)₂ → NO₂ → N₂; для ОВР — электронный баланс, для реакций в растворах — ионные уравнения.

Решение

Твёрдая селитра с концентрированной серной кислотой при нагревании (реакция не в растворе, ионное уравнение не пишут):
$\mathrm{KNO_3 + H_2SO_4 \xrightarrow{t} KHSO_4 + HNO_3\uparrow}$
Азотная кислота с оксидом меди(II) (в растворе):
$\mathrm{CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O}$ $\mathrm{CuO + 2H^+ + 2NO_3^- \rightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^- + H_2O}$ $\mathrm{CuO + 2H^+ \rightarrow Cu^{2+} + H_2O}$ Можно и растворить медь в концентрированной кислоте: $\mathrm{Cu + 4HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2\uparrow + 2H_2O}$ .
Разложение нитрата меди(II) при нагревании:
$\mathrm{2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow}$ $\mathrm{\overset{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \overset{+4}{N}}$ — 4; $\mathrm{2\overset{-2}{O} - 4e^- \rightarrow \overset{0}{O_2}}$ — 1. Окислитель — азот +5, восстановитель — кислород −2.
Восстановление $\mathrm{NO_2}$ раскалённой медью:
$\mathrm{2NO_2 + 4Cu \xrightarrow{t} N_2 + 4CuO}$ $\mathrm{2\overset{+4}{N} + 8e^- \rightarrow \overset{0}{N_2}}$ — 1; $\mathrm{\overset{0}{Cu} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{Cu}}$ — 4. Окислитель $\mathrm{NO_2}$ , восстановитель $\mathrm{Cu}$ .

Ответ

KNO₃ + H₂SO₄ → KHSO₄ + HNO₃; CuO + 2HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + H₂O; 2Cu(NO₃)₂ → 2CuO + 4NO₂ + O₂; 2NO₂ + 4Cu → N₂ + 4CuO

Почему так

Нелетучая серная кислота вытесняет летучую азотную из селитры, а нитрат меди разлагается до оксида, NO₂ и кислорода.

Подробнее — в теме «Кислородные соединения азота».

Задача 1

Задача 2

Похожие задачи для тренировки