Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами thumbnail

Азот – неметаллический элемент Va группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Составляет 78% воздуха. Входит в состав
белков, являющихся важной частью живых организмов.

Температура кипения азота составляет -195,8 °C. Однако быстрого замораживания объектов, которое часто демонстрируют в
кинофильмах, не происходит. Даже для заморозки растения нужно продолжительное время, это связано с низкой теплоемкостью
азота.

Азот

Общая характеристика элементов Va группы

От N к Bi (сверху вниз в периодической таблице) происходит увеличение: атомного радиуса, металлических, основных, восстановительных свойств.
Уменьшается электроотрицательность, энергия ионизация, сродство к электрону.

Азот, фосфор и мышьяк являются неметаллами, сурьма – полуметалл, висмут – металл.

Элементы Va группы

Электронные конфигурации у данных элементов схожи, так как они находятся в одной группе (главной подгруппе!), общая формула ns2np3:

  • N – 2s22p3
  • P – 3s23p3
  • As – 4s24p3
  • Sb – 5s25p3
  • Bi – 6s26p3
Основное и возбужденное состояние азота

При возбуждении атома азота электроны на s-подуровне распариваются и переходят на p-подуровень. Поскольку азот находится во втором периоде, то
3ий уровень у него отсутствует, что проявляется в особенностях электронной конфигурации возбужденного состояния.

Сравнивая возможности перемещения электронов у азота и фосфора, разница становится очевидна.

Основное и возбужденное состояние атома азота

Природные соединения

В природе азот встречается в виде следующих соединений:

  • Воздух – во вдыхаемом нами воздухе содержится 78% азота
  • Азот входит в состав нуклеиновых кислот, белков
  • KNO3 – индийская селитра, калиевая селитра
  • NaNO3 – чилийская селитра, натриевая селитра
  • NH4NO3 – аммиачная селитра (искусственный продукт, в природе не встречается)

Селитры являются распространенными азотными удобрениями, которые обеспечивают быстрый рост и развитие растений, повышают урожайность. Однако,
следует строго соблюдать правила их применения, чтобы не превысить допустимые концентрации.

Аммиачная селитра

Получение

В промышленности азот получают путем сжижения воздуха. В дальнейшем путем испарения их сжиженного воздуха получают азот.

Применяют и метод мембранного разделения, при котором через специальный фильтр из сжатого воздуха удаляют кислород.

Получение азота из сжатого воздуха

В лаборатории методы не столь экзотичны. Чаще всего получают азот разложением нитрита аммония

NH4NO2 → (t) N2 + H2O

Также азот можно получить путем восстановления азотной кислоты активными металлами.

HNO3(разб.) + Zn → Zn(NO3)2 + N2 + H2O

Получение азота из нитрита аммония

Химические свойства

Азот восхищает – он принимает все возможные для себя степени окисления от -3 до +5.

Степени окисления азота

Молекула азота отличается большой прочностью из-за наличия тройной связи. Вследствие этого многие реакции эндотермичны: даже горение
азота в кислороде сопровождается поглощением тепла, а не выделением, как обычно бывает при горении.

Молекула азота

  • Реакция с металлами
  • Без нагревания азот взаимодействует только с литием. При нагревании реагирует и с другими металлами.

    N2 + Li → Li3N (нитрид лития)

    N2 + Mg → (t) Mg3N2

    N2 + Al → (t) AlN

  • Реакция с неметаллами
  • Важное практическое значение имеет синтез аммиака, который применяется в дальнейшим при изготовлении удобрений, красителей, лекарств.

    N2 + H2 ⇄ (t, p) NH3

Аммиак

Бесцветный газ с резким едким запахом, раздражающим слизистые оболочки. Раствор концентрацией 10% аммиака применяется в медицинских целях,
называется нашатырным спиртом.

Аммиак

Получение

В промышленности аммиак получают прямым взаимодействием азота и водорода.

N2 + H2 ⇄ (t, p) NH3

В лабораторных условиях сильными щелочами действуют на соли аммония.

NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2O

Химические свойства

Аммиак проявляет основные свойства, окрашивает лакмусовую бумажку в синий цвет.

  • Реакция с водой
  • Образует нестойкое соединение – гидроксид аммония, слабое основание. Оно сразу же распадается на воду и аммиак.

    NH3 + H2O ⇄ NH4OH

  • Основные свойства
  • Как основание аммиак способен реагировать с кислотами с образованием солей.

    NH3 + HCl → NH4Cl (хлорид аммония)

    NH3 + HNO3 → NH4NO3 (нитрат аммония)

    Нитрат аммония

  • Восстановительные свойства
  • Поскольку азот в аммиаке находится в минимальной степени окисления -3 и способен только ее повышать, то аммиак проявляет выраженные
    восстановительные свойства. Его используют для восстановления металлов из их оксидов.

    NH3 + FeO → N2↑ + Fe + H2O

    NH3 + CuO → N2↑ + Cu + H2O

    Горение аммиака без катализатора приводит к образованию азота в молекулярном виде. Окисление в присутствии катализатора сопровождается
    выделением NO.

    NH3 + O2 → (t) N2 + H2O

    NH3 + O2 → (t, кат) NO + H2O

    Горение аммиака

Соли аммония

Получение

NH3 + H2SO4 → NH4HSO4 (гидросульфат аммония, избыток кислоты)

3NH3 + H3PO4 → (NH4)3PO4

Химические свойства

Помните, что по правилам общей химии, если по итогам реакции выпадает осадок, выделяется газ или образуется вода – реакция идет.

  • Реакции с кислотами
  • NH4Cl + H2SO4 → (NH4)2SO4 + HCl↑

  • Реакции с щелочами
  • В реакциях с щелочами образуется гидроксид аммония – NH4OH. Нестойкое основание, которое легко распадается на воду и аммиак.

    NH4Cl + KOH → KCl + NH3 + H2O

  • Реакции с солями
  • (NH4)2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + NH4Cl

  • Реакция гидролиза
  • В воде ион аммония подвергается гидролизу с образованием нестойкого гидроксида аммония.

    NH4+ + H2O ⇄ NH4OH + H+

    NH4OH ⇄ NH3 + H2O

  • Реакции разложения
  • NH4Cl → (t) NH3↑ + HCl↑

    (NH4)2CO3 → (t) NH3↑ + H2O + CO2↑

    NH4NO2 → (t) N2↑ + H2O

    NH4NO3 → (t) N2O↑ + H2O

    (NH4)3PO4 → (t) NH3↑ + H3PO4

    Фосфат аммония

Оксид азота I – N2O

Закись азота, веселящий газ – N2O – обладает опьяняющим эффектом. Несолеобразующий оксид. При н.у. является бесцветным газом с приятным
сладковатым запахом и привкусом. В медицине применяется в больших концентрациях для ингаляционного наркоза.

Закись азота

Получают N2O разложением нитрата аммония при нагревании:

NH4NO3 → N2O + H2O

Оксид азота I разлагается на азот и кислород:

N2O → (t) N2 + O2

Оксид азота II – NO

Окись азота – NO. Несолеобразующий оксид. При н.у. бесцветный газ, на воздухе быстро окисляется до оксида азота IV.

Получение

В промышленных масштабах оксид азота II получают при каталитическом окислении аммиака.

NH3 + O2 → (t, кат) NO + H2O

В лабораторных условиях – в ходе реакции малоактивных металлов с разбавленной азотной кислотой.

Cu + HNO3(разб.) → Cu(NO3)2 + NO + H2O

Химические свойства

На воздухе быстро окисляется с образованием бурого газа – оксида азота IV – NO2.

NO + O2 → NO2

Оксид азота IV бурый газ

Оксид азота III – N2O3

При н.у. жидкость синего цвета, в газообразной форме бесцветен. Высокотоксичный, приводит к тяжелым ожогам кожи.

Оксид азота III

Получение

Получают N2O3 в две стадии: сначала реакцией оксида мышьяка III с азотной кислотой, затем
охлаждением полученной смеси газов до температуры – 36 °C.

As2O3 + HNO3 → H3AsO 3 + NO↑ + NO2↑

При охлаждении газов образуется оксид азота III.

NO + NO2 → N2O3

Химические свойства

Является кислотным оксидом. соответствует азотистой кислота – HNO2, соли которой называются нитриты (NO2-).
Реагирует с водой, основаниями.

H2O + N2O3 → HNO2

NaOH + N2O3 → NaNO2 + H2O

Оксид азота IV – NO2

Бурый газ, имеет острый запах. Ядовит.

Оксид азота IV

Получение

В лабораторных условиях данный оксид получают в ходе реакции меди с концентрированной азотной кислотой. Также NO2 выделяется при
разложении нитратов.

Cu + HNO3(конц) → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

Разложение нитратов

Cu(NO3)2 → (t) CuO + NO2 + O2

Pb(NO3)2 → (t) PbO + NO2 + O2

Химические свойства

Проявляет высокую химическую активность, кислотный оксид.

  • Окислительные свойства
  • Как окислитель NO2 ведет себя в реакциях с фосфором, углеродом и серой, которые сгорают в нем.

    NO2 + C → CO2 + N2

    NO2 + P → P2O5 + N2

    Окисляет SO2 в SO3 – на этой реакции основана одна из стадий получения серной кислоты.

    SO2 + NO2 → SO3 + NO

  • Реакции с водой и щелочами
  • Оксид азота IV соответствует сразу двум кислотам – азотистой HNO2 и азотной HNO3. Реакции с
    водой и щелочами протекают по одной схеме.

    NO2 + H2O → HNO3 + HNO2

    NO2 + LiOH → LiNO3 + LiNO2 + H2O

    Если растворение в воде оксида проводить в избытке кислорода, образуется азотная кислота.

    NO2 + H2O + O2 → HNO3

Оксид азота IV

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

3. Химические свойства соединений азота с точки зрения изменения степеней окисления

Правило 3.1. Аммиак в реакциях, как правило, окисляется до азота:

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O (t)

8NH3 + 3Cl2 → N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6NH4Cl (в атмосфере хлора)

2NH3 + 3CuO → 3Cu + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O

2NH4Cl + 4CuO → 3Cu + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + CuCl2 + 4H2O

2NH3 + 3H2O2 → N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O (t)

2NH3 + 2K2FeO4 + 5H2SO4 → Fe2(SO4)3 + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2K2SO4 + 8H2O

8NH3 + 3KBrO4 → 3KBr + 4N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 12H2O

2NH3 + 3KClO → 3KCl + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 3H2O

4NH3 + 3Ca(ClO)2 → 3CaCl2 + 2N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O

2NH3 + 2NaMnO4 → 2MnO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2NaOH + 2H2O

2NH3 + 6NaMnO4 + 6NaOH → 6Na2MnO4 + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O

2NH3×H2O + 2KMnO4 → 2MnO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2KOH + 4H2O

Исключения:

Чтобы легко запомнить следующие реакции, нужно помнить, что нитрат аммония разлагается при нагревании на оксид азота (I) и воду

(NH4NO3 → N2O + 2H2O):

NH4Cl + KNO3 → N2OКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + KCl + H2O

А также нужно помнить термическое разложение нитрита аммония на азот и воду (NH4NO2 → N2 + 2H2O):

NH4Cl + NaNO2 → N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + NaCl + 2H2O

Реакции термического разложения нитрата и нитрита аммония также часто встречаются на экзамене.

В присутствии катализатора аммиак окисляется кислородом до оксида азота (II), а не простого вещества:

4NH3 + 5O2 → 2NO + 6H2O (t, Pt)

Правило 3.2. Нитриды (и для аналогии фосфиды) активных металлов легко реагируют с водой и растворами кислот:

1. Реакции с водой:

Mg3N2 + H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Na3N + H2O → NaOH + NH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Ca3P2 + ­­6H2O → 3Ca(OH)2 +2PH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

2. В реакциях с кислотами образуются соли (в случае нитридов) или фосфин (в случае фосфидов):

Ca3N2 + HCl → 3CaCl2 + 2NH4Cl

Zn3P2 + 6HCl → 3ZnCl2 + 2PH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Азотная кислота

Правило 3.3. Чем более разбавленной является кислота, тем более сильным окислителем она является.

Изменение степени окисления азота в реакциях с сильным восстановителем:

N+5 + 8e → N–3 (NH3 или NH4NO3)                        очень разбавленная HNO3

N+5 + 5e → N0 (N2)                                                   разбавленная HNO3

N+5 + 4e → N+1 (N2O)                                               разбавленная HNO3, концентрированная

Изменение степени окисления азота в реакциях со слабым восстановителем:

N+5 + 3e → N+2 (NO)                                                разбавленная HNO3

N+5 + 1e → N+4 (NO2)                                               концентрированная HNO3

Восстановители:

Сильные:

  • Металлы от Li до Al

Слабые:

  • Металлы, начиная с Fe
  • Неметаллы
  • Соли (если можем окислить)
  • Оксиды (если можем окислить)
  • HI и йодиды, H2S и сульфиды

10HNO3(оч. разб.) + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

10HNO3(разб.) + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + N2O + 5H2O        (возможно образование N2)

8HNO3(разб.) + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

4HNO3(конц.) + 3Cu → 3Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

С неметаллами образуются соответствующие кислоты:

10HNO3(конц.) + I2 →  2HIO3 + 10NO2 + 4H2O (t)   (из галогенов реакция идет только с йодом)

4HNO3(конц.) + C → CO2 + 4NO2 + 2H2O                        

5HNO3(конц.) + P → H3PO4 + 5NO2 + H2O

5HNO3(разб.) + 3P +2H2O → 3H3PO4 + 5NO

6HNO3(конц.) + S → H2SO4 + 6NO2 + 2H2O

2HNO3(разб.) + S → H2SO4 + 2NO

Окисляем анион:

8HNO3(к) + H2S →  H2SO4 + 8NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4H2O

8HNO3(к) + Na2S →  Na2SO4 + 8NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4H2O

4HNO3(конц.) + CuS → Cu(NO3)2 + SКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2H2O

8HNO3(конц.) + CuS →  CuSO4 + 8NO2 + 4H2O

8HNO3 + Cu2S → 2Cu(NO3)2 + SКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4H2O

12HNO3 + Cu2S →  CuSO4 + Cu(NO3)2 + 10NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O

16HNO3(к) + Mg3P2 → Mg3(PO4)2 + 16NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 8H2O

16HNO3(к) + Ca(HS)2 →   H2SO4 + CaSO4 + 16NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 8H2O

8HNO3(к) + AlP&nbsp →  AlPO4 + 8NO2­ + 4H2O

В избытке кислоты фосфаты растворяются:

11HNO3(к, изб.) + AlPH3PO4 + Al(NO3)3 + 8NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4H2O

Окисляем металл соли или оксида:

10HNO3(к) + Fe3O4 → 3Fe(NO3)3 + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 5H2O

4HNO3(к) + FeO → Fe(NO3)3 + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2H2O

HNO3(к) + FeSO4 → Fe(NO3)3 + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + H2SO4 + H2O

4HNO3(к) + CrCl2 → Cr(NO3)3 + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2HCl + H2O (ионы Cl– азотная кислота окислить не может)

Одновременное окисление катиона и аниона:

14HNO3(к) + Cu2S →  H2SO4 + 2Cu(NO3)2 + 10NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 6H2O

Нитраты

Правило 3.4. С металлами (Al, Zn, Mg) нитраты восстанавливаются до аммиака:

3NaNO3 + 8Al + 5NaOH +18H2O → 3NH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 8Na[Al(OH)4]

NaNO3 + 4Zn + 7NaOH + 6H2O → NH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4Na2[Zn(OH)4]

KNO3 + 4Mg + 6H2O → NH3Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 4Mg(OH)2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + KOH

Правило 3.5. При сплавлении в щелочной среде нитраты восстанавливаются до нитритов:

3NaNO3 + Cr2O3 + 4KOH → 3NaNO2 + 2K2CrO4 + 2H2O

3NaNO3 + Cr2O3 + 2Na2CO3 → 3NaNO2 + 2Na2CrO4 + 2CO2

KNO3 + MnO2 + 2KOH → KNO2 + K2MnO4 + H2O

KNO3 + MnO2 + K2CO3 → KNO2 + K2MnO4 + CO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

2NaNO3 + FeSO4 + 4NaOH → 2NaNO2 + Na2FeO4 + Na2SO4 + 2H2O

3NaNO3 + Fe2O3 + NaOH → 3NaNO2 + 2Na2FeO4 + 2H2O

3KNO3 + Fe + 2KOH → 3KNO2 + K2FeO4 + H2O

Правило 3.6. Неметаллами нитраты восстанавливаются до азота либо нитрита:

2KNO3 + C → 2KNO2 + 2KNO2 + CO2

2KNO3 + S → 2KNO2 + SO2

Правило 3.7. С солями аммония, по сути, идет разложение нитрата аммония:

KNO3 + NH4Cl → N2OКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + KCl + 2H2O (NH4NO3 → N2O + 2H2O)

Правило 3.8. В случае нитрата слабого металла именно метал будет окислителем, а не азот:

8AgNO3 + PH3 + 4H2O → Ag + H3PO4 + HNO3

Правило 3.9. Термическое разложение нитратов:

MNO3 →  MNO2 + O2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами                                    M – металл, находящийся в ряду напряжений металлов левее Mg, исключая Li.

MNO3 →  MO + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + O2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами                   M – металл, находящийся в ряду напряжений металлов от Mg до Cu (Mg и Cu включительно), а также Li.

MNO3 →  M + NO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + O2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами                      M – металл, находящийся в ряду напряжений металлов правее Cu.

Нитриты

Правило 3.11. Сильными окислителями нитриты окисляются до нитратов:

3KNO2 + 2CrO3 + 3H2SO4 → 3KNO3 + Cr2(SO4)3 + 3H2O

3KNO2 + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3KNO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O

NaNO2 + 2KMnO4 + 2KOH → NaNO3 + 2K2MnO4 + H2O

3KNO2 + 2KMnO4 + H2O → 3KNO3 + 2MnO2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2KOH

KNO2 + H2O2 → KNO3 + H2O

KNO2 + I2 + H2O → KNO3 + 2HI

Правило 3.12. С восстановителями нитриты восстанавливаются до N2 или NO:

1) С солями аммония, по сути, идет разложение нитрита аммония:

NaNO2 + NH4Cl → N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + NaCl + 2H2O             (NH4NO2 → N2 + 2H2O)

Ca(NO2)2 + (NH4)2SO4 → 2N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + CaSO4 + 4H2O

2) Соединениями I–, Fe2+ и др. нитриты восстанавливаются до оксида азота (II):

2KNO2 + 2KI + 2H2SO4 → 2NOКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + I2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2K2SO4 + 2H2O

HNO2 + 2HI → 2NOКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + I2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами + 2H2O.

Оксиды азота

Правило 3.14. Оксид азота (IV), как правило, восстанавливается до NO или N2:

2NO2 + P2O3 + 4KOH → 2NO + 2K2HPO4 + H2O

6NO2 + FeI2 → Fe(NO3)3 + I2 + 3NO

10NO2  + 4P → P2O5 + 10NO (возможно образование N2)

NO2 + SO2 → SO3 + NO

2NO2 + 2C → N2+ 2CO2

2NO2 + 2S → N2 + 2SO2

2NO2 + 4Cu → N2 + 4CuO

Правило 3.15. Оксид азота (IV) диспропорционирует в реакциях с водой и растворами щелочей и карбонатов щелочных металлов:

Т.к. оксиду NO2 соответствуют две кислоты, при взаимодействии с щелочью или карбонатами щелочных металлов образуются две соли: нитрат и нитрит соответствующего металла:

2NO2 + 2NaOH → NaNO2 + NaNO3 + H2O                           2NO2 + Na2CO3 →  NaNO3 + NaNO2 + CO2

4NO2 + 2Ba(OH)2 → Ba(NO2)2 + Ba(NO3)2 + 2H2O

3NO2 + H2O → 2HNO3 + NOКакие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами     (растворение газа в воде в отсутствии кислорода)

В аналогичных реакциях с кислородом образуются только соединения с N+5 :

4NO2 + O2 + 4NaOH → 4NaNO3 + 2H2O

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3              (растворение в избытке кислорода)

Правило 3.16. Оксид азота (II), как правило, окисляется до N+5 :

2NO + 3KClO + 2KOH → 2KNO3 + 3KCl + H2O

8NO + 3HClO4 + 4H2O → 8HNO3 + 3HCl

14NO + 6HBrO4 + 4H2O → 14HNO3 + 3Br2

Другие реакции:

2NO + O2 → 2NO2(идет самопроизвольно на воздухе)

2NO + 2SO2 → N2 + 2SO3

2NO + 2Cu → N2 + 2CuO (500-600°C).

Правило 3.17. Как и все оксиды азота, N2O является окислителем, способным окислять металлы:

N2O + Cu → CuO + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

N2O + Cu2O → 2CuO + N2Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами.

Источник

Химические свойства азота

Химический элемент азот образует только одно простое вещество. Данное вещество является газообразным и образовано двухатомными молекулами, т.е. имеет формулу N2. Не смотря то, что химический элемент азот имеет высокую электроотрицательность, молекулярный азот N2 является крайне инертным веществом. Обусловлен данный факт тем, что в молекуле азота имеет место крайне прочная тройная связь (N≡N). По этой причине практически все реакции с азотом протекают только при повышенных температурах.

Взаимодействие азота с металлами

Единственное вещество, которое реагирует с азотом в обычных условиях – литий:

6Li + N2 = 2Li3N

Интересным является тот факт, что с остальными активными металлами, т.е. щелочными и щелочноземельными, азот реагирует только при нагревании:

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Взаимодействие азота с металлами средней и низкой активности (кроме Pt и Au) также возможно, однако требует несравнимо более высоких температур.

Нитриды активных металлов легко гидролизуются водой:

гидролиз нитридов активных металлов

А также растворами кислот, например:

кислотный гидролиз нитридов активных металлов

Взаимодействие азота с неметаллами

Азот реагирует с водородом при нагревании в присутствии катализаторов. Реакция является обратимой, поэтому для повышения выхода аммиака в промышленности процесс ведут при высоком давлении:

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Как восстановитель азот реагирует со фтором и кислородом. Со фтором реакция идет при действии электрического разряда:

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

С кислородом реакция идет под действием электрического разряда или при температуре более 2000 оС и является обратимой:

N2 + O2 = 2NO

Из неметаллов азот не реагирует с галогенами и серой.

Взаимодействие азота со сложными веществами

В рамках школьного курса ЕГЭ можно считать, что азот не реагирует ни с какими сложными веществами кроме гидридов активных металлов:

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Химические свойства фосфора

Существует несколько аллотропных модификаций фосфора., в частности белый фосфор, красный фосфор и черный фосфор.

Белый фосфор образован четырехатомными молекулами P4, не является устойчивой модификацией фосфора. Ядовит. При комнатной температуре мягкий и подобно воску легко режется ножом. На воздухе медленно окисляется, и из-за особенностей механизма такого окисления светится в темноте (явление хемилюминесценции). Даже при слабом нагревании возможно самопроизвольное воспламенение белого фосфора.

Из всех аллотропных модификаций белый фосфор наиболее активен.

Красный фосфор состоит из длинных молекул переменного состава Pn. В некоторых источниках указывается то, что он имеет атомное строение, но корректнее все-таки считать его строение молекулярным. Вследствие особенностей строения является менее активным веществом по сравнению с белым фосфором, в частности в отличие от белого фосфора на воздухе окисляется значительно медленнее и для его воспламенения требуется поджиг.

Черный фосфор состоит из непрерывных цепей Pn и имеет слоистую структуру схожую со структурой графита, из-за чего и внешне похож на него. Данная аллотропная модификация имеет атомное строение. Самый устойчивый из всех аллотропных модификаций фосфора, наиболее химически пассивен. По этой причине, рассмотренные ниже химические свойства фосфора следует относить прежде всего к белому и красному фосфору.

Взаимодействие фосфора с неметаллами

Реакционная способность фосфора является более высокой, чем у азота. Так, фосфор способен гореть после поджига при обычных условиях, образуя кислотный оксид Р2O5:

4P + 5O2 = 2P2O5

а при недостатке кислорода оксид фосфора (III):

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

Реакция с галогенами также протекает интенсивно. Так, при хлорировании и бромировании фосфора в зависимости от пропорций реагентов образуются тригалогениды или пентагалогениды фосфора:

P + Cl2; P + Br2

Ввиду существенно более слабых окислительных свойства йода по сравнению с остальными галогенами, возможно окисление фосфора йодом только до степени окисления +3:

2P + 3I2 = 2PI3

В отличие от азота фосфор с водородом не реагирует.

Взаимодействие фосфора с металлами

Фосфор реагирует при нагревании с активными металлами и металлами средней активности образуя фосфиды:

3Ca + 2P = Ca3P2

Фосфиды активных металлов подобно нитридам гидролизуются водой:

фосфид кальция обработали водой выделился газ фосфин

А также водными растворами кислот-неокислителей:

Ca3P2 + HCl фосфид кальция обработали соляной кислотой

Взаимодействие фосфора со сложными веществами

Фосфор окисляется кислотами окислителями, в частности, концентрированными азотной и серной кислотами:

взаимодействие фосфора с кислотами окислителями

Следует знать, что белый фосфор реагирует с водными растворами щелочей. Однако, ввиду специфичности умение записывать уравнения таких взаимодействий на ЕГЭ по химии пока еще не требовалось.

Тем не менее, тем, кто претендует на 100 баллов, для собственного спокойствия, можно запомнить следующие особенности взаимодействия фосфора с растворами щелочей на холоду и при нагревании.

На холоду взаимодействие белого фосфора с растворами щелочей протекает медленно. Реакция сопровождается образованием газа с запахом тухлой рыбы — фосфина и соединения с редкой степенью окисления фосфора +1:

Какие соединения азота обладают и окислительными и восстановительными свойствами

При взаимодействии белого фосфора с концентрированным раствором щелочи при кипячении выделяется водород и образуется фосфит:

P4 + 8NaOH + 4H2O = 4Na2HPO3 + 6H2↑

Источник