No2 какие свойства проявляет

Уравнения окислительно-восстановительных реакций оксидов азота…

Азот образует несколько оксидов:

• солеобразующие оксиды:
  • N2O3 – оксид азота (III)
  • NO2 – оксид азота (IV)
  • N2O4 – димер оксида азота (IV)
  • N2O5 – оксид азота (V)
• несолеобразующие оксиды:
  • N2O – оксид азота (I)
  • NO – оксид азота (II)

Все оксиды азота, за исключением N2O, являются ядовитыми веществами.

Оксид азота N2O (I)

Строение молекулы линейное:

– +
N=N=O

N2O (I) – бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом.

• растворяется в воде, но не реагирует с ней;
• разлагается при слабом нагревании:
  2N2O → 2N2+O2
• реагирует с водородом со взрывом:
  N2O+H2 → N2+H2O
• получают разложением нитрата аммония:
  NH4NO3 → N2O+2H2O
• применяют в смеси с кислородом в качестве “веселящего газа”, как средство общего наркоза в медицине, а также для получения азидов:
  N2O+NaNH2 → NaN3+H2O

Оксид азота NO(II)

Молекула имеет вид:

·N=O

Оксид азота NO(II) димеризуется (образуется новое вещество путём соединения двух структурных элементов) только при низких температурах.

• Бесцветный газ, без запаха.
• Малорастворим в воде.
• Легко окисляется на воздухе с образованием диоксида азота:
  2NO+O2=2NO2.
• Взаимодействует с другими окислителями (CrO3,Cl2, KMnO4).
• Реагирует с активными металлами, водородом:
  K+NO=KNO
  2NO+2H2=N2+2H2O

NO(II) содержится в выхлопных газах автомобилей с двигателями внутреннего сгорания – проходя через каталитический конвертор, состоящий из нагретых до высокой температуры керамических ячеек, оксиды азота восстанавливаются, а СО окисляется:
2NO+2CO → N2+2CO2

В природе NO(II) образуется во время грозы в результате взаимодействия азота с кислородом при высокой температуре:
N2+O2=2NO.

В промышленных целях NO(II) получают каталитическим окислением аммиака (в роли катализатора используется платина):
4N-3H3+5O20 → 4N+2O-2+6H2O

В лабораторных условиях NO(II)получают действием разбавленной азотной кислотой на медь:
3Cu0+8HN+5O3 = 3Cu+2(NO3)2+2N-2O↑+4H2O

Монооксид азота используют для получения азотной кислоты.

Оксид азота N2O3(III)

Строение молекулы:

Связь N+-O- образована по донорно-акцепторному механизму.

Оксид азота N2O3(III) при н.у. является темно-синей жидкостью. При низких температурах (ниже -100°C) кристаллизуется.

Оксид азота N2O3(III) является кислотным оксидом, в значительной степени диссоциирует и реагирует со щелочами:
N2O3 ↔ NO2+NO
N2O3+2NaOH = 2NaNO2+H2O

Оксид азота N2O3(III) взаимодействует с водой с образованием азотистой кислоты:
N2O3+H2O = 2HNO2

Азотистая кислота является слабой кислотой, и существует только в водном растворе.

Соли азотистой кислоты – нитриты NaNO2, KNO2 являются устойчивыми соединениями, проявляя, как кислотные, так и восстановительные свойства, поскольку атом азота в них имеет “среднее” значение степени окисления (+3).

Оксид азота NO2(IV)

Строение молекулы:

Связи N-O располагаются под углом друг к другу, при этом они носят промежуточный “полуторный” характер, при этом имеется еще и один неспаренный электрон, как и у NO (см. выше).

При н.у. оксид азота NO2(IV) является ядовитым газом (хорошо растворимым в воде) бурого цвета, с характерным запахом.

Оксид азота NO2(IV) – смешанный оксид, ему соответствуют две кислоты: азотистая и азотная, поэтому, реакция взаимодействия с водой имеет следующий вид:
2N+4O2+H2O = HN+3O2+HN+5O3

При нагревании до 50°C неустойчивая азотистая кислота не образуется:
3NO2+H2O = 2HNO3+NO

На воздухе NO2 взаимодействует с водой с образованием только азотной кислоты:
4N+4O2+O20+2H2O ↔ 4HN+5O3-2

Оксид азота NO2(IV) взаимодействует с растворами щелочей с образованием воды и двух солей – нитрата и нитрита:
2N+4O2+2NaOH = NaN+3O2+NaN+5O3+H2O

В избытке кислорода образуется только нитрат натрия:
4N+4O2+4NaOH+O20 = 4NaN+5O3-2+2H2O

При температуре ниже 22°C молекулы оксида азота NO2(IV) легко соединяются попарно (димеризуются), в результате чего образуется бесцветная жидкость, превращающаяся в кристаллы при дальнейшем охлаждении до температуры ниже -10,2°C.

В промышленных условиях оксид азота NO2(IV) получают путем окисления NO кислородом:
2NO+O2=2NO2

В лабораторных условиях оксид азота NO2(IV) получают окислением меди азотной кислотой (концентрированной), либо разложением нитрата свинца (меди):
Cu+4HNO3(конц) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
2Pb(NO3)2 = 2PbO+4NO2↑+O2↑

Оксид азота NO2(IV) применяют в производстве азотной кислоты.

Оксид азота N2O5(V)

Строение молекулы:

Связи N+-O- образуются по донорно-акцепторному механизму: атом азота отдает электрон, играя роль донора и приобретая положительный заряд, атом кислорода присоединяет электрон, выступая в роли акцептора и приобретая отрицательный заряд. Атомы азота проявляют степень окисления +5 (валентность 4).

Оксид азота N2O5(V) (азотный ангидрид, пентаоксид диазота) является кристаллическим веществом белого цвета, легко разлагающееся при нормальных условиях:
2N2O5 = 4NO2+O2

Оксид азота N2O5(V) является кислотным оксидом, который при растворении в воде образует азотную кислоту:
N2O5+H2O = 2HNO3

Оксиды азота N2O3 и N2O5 практического применения не имеют.

Другие соединения азота:

• Аммиак
• Азотная кислота

N2O – оксид азота (I), «веселящий газ»

При обычной температуре N2O – бесцветный газ со слабым приятным запахом и сладковатым вкусом; обладает наркотическим действием, вызывая сначала судорожный смех, затем – потерю сознания.

Способы получения

1. Разложение нитрата аммония при небольшом нагревании:

NH4NO3 = N2O↑ + 2Н2О

2. Действие HNO3 на активные металлы

10HNO3(конц.) + 4Са = N2O↑ + 4Ca(NO3)2 + 5Н2О

Химические свойства

N2O не проявляет ни кислотных, ни основных свойств, т. е. не взаимодействует с основаниями, с кислотами, с водой (несолеобразующий оксид).

При Т > 500’С разлагается на простые вещества. N2O – очень сильный окислитель. Например, способен в водном растворе окислить диоксид серы до серной кислоты:

N2O + SO2 + Н2О = N2↑ + H2SO4

NO – оксид азота (II), монооксид азота.

При обычной температуре NO – бесцветный газ без запаха, малорастворимый в воде, очень токсичный (в больших концентрациях изменяет структуру гемоглобина).

Способы получения

1. Прямой синтез из простых веществ может быть осуществлен только при очень высокой Т:

N2 + O2 = 2NО – Q

2. Получение в промышленности (1-я стадия производства HNO3).

4NH3 + 5O2 = 4NО + 6Н2О

3. Лабораторный способ – действие разб. HNO3 на тяжелые металлы:

8HNO3 + 3Cu = 2NO + 3Cu(NO3)2 + 4Н2О

Химические свойства

NO – несолеобразующий оксид (подобно N2О). Обладает окислительно-восстановительной двойственностью.

2NO + SO2 + Н2О = N2O↑ + H2SO4

2NO + 2H2 = N2 + 2Н2О (со взрывом)

2NO + O2 = 2NO2

10NO + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 10HNO3 + 3K2SO4 + 6MnSO4 + 4Н2О

NO2 – оксид азота (IV), диоксид азота

При обычной температуре NO2 – красно-бурый ядовитый газ с резким запахом. Представляет собой смесь NO2 и его димера N2O4 в соотношении -1:4. Диоксид азота хорошо растворяется в воде.

Способы получения

I. Промышленный – окисление NO: 2NO + O2 = 2NO2

II. Лабораторные:

действие конц. HNO3 на тяжелые металлы: 4HNO3 + Сu = 2NO2↑ + Cu(NO3)2 + 2Н2О

разложение нитратов: 2Pb(NO3)2 = 4NO2↑ + O2↑ + 2РbО

Химические свойства

NO2 взаимодействует с водой, основными оксидами и щелочами. Но реакции протекают не так, как с обычными оксидами – они всегда окислительно – восстановительные. Объясняется это тем, что не существует кислоты со С.О. (N) = +4, поэтому NO2 при растворении в воде диспропорционирует с образованием 2-х кислот – азотной и азотистой:

2NO2 + Н2О = HNO3 + HNO2

Если растворение происходит в присутствии O2, то образуется одна кислота – азотная:

4NO2 + 2Н2О + O2 = 4HNO3

Аналогичным образом происходит взаимодействие NO2 со щелочами:

в отсутствие O2: 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + Н2О

в присутствии O2: 4NO2 + 4NaOH + O2 = 4NaNO3 + 2Н2О

По окислительной способности NO2 превосходит азотную кислоту. В его атмосфере горят С, S, Р, металлы и некоторые органические вещества. При этом NO2 восстанавливается до свободного азота:

10NO2 + 8P = 5N2 + 4P2O5

2NO2 + 8HI = N2 + 4I2 + 4Н2О (возникает фиолетовое пламя)

В присутствии Pt или Ni диоксид азота восстанавливается водородом до аммиака:

2NO2 + 7Н2 = 2NH3 + 4Н2О

Как окислитель NO2 используется в ракетных топливах. При его взаимодействии с гидразином и его производными выделяется большое количество энергии:

2NO2 + 2N2H4 = 3N2 + 4Н2О + Q

N2O3 и N2O5 – неустойчивые вещества

Оба оксида имеют ярко выраженный кислотный характер, являются соответственно ангидридами азотистой и азотной кислот.

N2O3 как индивидуальное вещество существует только в твердом состоянии ниже Т пл. (-100С).

С повышением температуры разлагается: N2O3 → NO + NO2

N2O5 при комнатной температуре и особенно на свету разлагается так энергично, что иногда самопроизвольно взрывается:

2N2O5 = 4NO2 + O2