1. Определите степени окисления азота и тип химической связи в веществах: HNO3 , NH4NO3 , Ba3N2
Предположите роль азота в окислительно-восстановительных реакциях (окислитель/восстановитель/ и окислитель и восстановитель).
2. Осуществите превращения: HNO3 → Fe(NO3)3 → NO2 → HNO3
Приведите уравнения реакций. Укажите условия их протекания.
3. Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной азотной кислоты со следующими веществами: Cu(OH)2, MgO, Zn, CaSO3. Для ОВР приведите электронный баланс. Для обменных реакций приведите молекулярные и ионные уравнения.
Решите
a) HNO3: Поскольку кислород в соединении всегда имеет степень окисления -2, у нас есть H (+1) и O (-2) в молекуле, поэтому степень окисления азота (N) должна быть +5.
b) NH4NO3: В этом соединении у нас есть атом азота N, который находится в аммониевой и нитратной группе. Аммониевая группа имеет общий заряд +1, поэтому степень окисления азота в аммониевой группе равна -3. Из нитратной группы кислород имеет степень окисления -2. Сумма должна быть равна нулю, так как вещество нейтрально. Поэтому степень окисления азота в этом соединении равна +5.
c) Ba3N2: Барий (Ba) имеет всегда степень окисления +2. Также, поскольку вещество нейтральное, сумма должна быть равна нулю. Поэтому степень окисления азота в этом соединении равна -3.
Тип химической связи:
a) HNO3: В этом соединении атом азота (N) связан с кислородом (O) через одинарную связь, а атом водорода (H) связан с азотом через одинарную связь. Следовательно, химическая связь в HNO3 является ковалентной.
b) NH4NO3: В этом соединении мы имеем катион аммония (NH4+), который образует ионную связь с анионом нитрата (NO3-). Следовательно, химическая связь в NH4NO3 является ионной.
c) Ba3N2: В этом соединении катион бария (Ba2+) связан с анионом азида (N3-). Следовательно, химическая связь в Ba3N2 является ионной.
Роль азота в окислительно-восстановительных реакциях:
Азот может выступать как окислителем, восстановителем или и окислителем, и восстановителем в реакциях в зависимости от условий.
2. Превращение HNO3 → Fe(NO3)3 → NO2 → HNO3:
a) HNO3 → Fe(NO3)3: В этой реакции азот в HNO3 имеет степень окисления +5, а в соединении Fe(NO3)3 степень окисления азота в радикале NO3- также равна +5.
Уравнение реакции: 8 HNO3 + 2 Fe → 2 Fe(NO3)3 + 4 H2O + NO + NO2
Условия: реакция происходит в присутствии железа (Fe).
b) Fe(NO3)3 → NO2: В этой реакции азот в радикале NO3- имеет степень окисления +5, а в NO2 степень окисления азота равна +4.
Уравнение реакции: 2 Fe(NO3)3 → 2 FeO + 6 NO2 + 3 O2
Условия: необходимо нагревание.
c. NO2 → HNO3: В этой реакции азот в NO2 имеет степень окисления +4, а в HNO3 степень окисления азота равна +5.
Уравнение реакции: 3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO
Условия: реакция происходит с водой.
3. Уравнения реакций взаимодействия разбавленной азотной кислоты со следующими веществами:
a) Cu(OH)2: Взаимодействие азотной кислоты (HNO3) с гидроксидом меди (Cu(OH)2)
Уравнение реакции: 2 HNO3 + Cu(OH)2 → Cu(NO3)2 + 2 H2O
b) MgO: Взаимодействие азотной кислоты (HNO3) с оксидом магния (MgO)
Уравнение реакции: 2 HNO3 + MgO → Mg(NO3)2 + H2O
c) Zn: Взаимодействие азотной кислоты (HNO3) с цинком (Zn)
Уравнение реакции: 4 HNO3 + Zn → Zn(NO3)2 + 2 H2O + 2 NO2
d) CaSO3: Взаимодействие азотной кислоты (HNO3) с сульфитом кальция (CaSO3)
Уравнение реакции (обменный тип): HNO3 + CaSO3 → Ca(NO3)2 + H2SO4
(ионный обмен): H+ + NO3- + Ca2+ + SO3 2- → Ca2+ + NO3- + H2SO4