§ 18. КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА В соединениях с кислородом азот проявляет степени окисления +1, +2, +3, +4, +5. Какими свойствами характеризуются эти соединения? Какое из них проявляет только окислительные свойства, а какие ные, и восстановительные? и окислитель- Оксиды азота. С кислородом азот реагирует только при температуре выше 2000 °С - температуре электрического разряда (рис. 38). При этом образуется бесцветный оксид азота(II): 0 0 t N2 + O2 2NO Кроме этого оксида, азот образует ещё четыре оксида, формулы которых: N2O, N2O3, NO2, N2O5. При нормальных условиях оксид азота (1) бесцвет- ный газ с приятным сладковатым запахом, оксид азота(III) - жидкость сине- го цвета, оксид азота (IV) бурый газ, оксид азота (V) бесцветные летучие кристаллы. Эти оксиды получают косвенным путём. Например, оксид азота(IV) образуется из оксида азота(II) окислением кислородом воздуха: +2-2 0 +4-2 2NO + O2 = 2NO2 Оксид азота(1) №20 и оксид азота(II) NO несолеобразующие, т. е. они не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями с образованием солей. Остальные оксиды азота кислотные. Оксиду азота(III) №203 соответствует азотистая кислота, которая образуется при реакции этого оксида с водой: N2O3 + H2O = 2HNO2 Оксиду азота (V) №205 соответствует азотная кислота: N2O5 + H2O = 2HNO3 Оксид азота (IV) NO2 в этом отноше нии очень необычен. Кислоты, в которой азот проявлял бы степень окисления +4, не существует. И тем не менее это кислот- - ный оксид, при взаимодействии с водой он образует сразу две кислоты, азотистую и азотную: +4 +3 +5 2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 , так как она легко разлагается. В водном растворе азотистая кислота - ётовый электролит, обратимо диссоциирует в соответствии с уравнением HNO2H+ + NO2 Поскольку атом азота в азотистой кислоте находится в промежуточной сте пени окисление сильным или восстановительная дете Певенность. В реакциях с сильными азотистая кислота окисля ется до азотной, проявляя свойства восстановителя: +3 0 +5-2 2HNO2 + O2 = 2HNO3 Однако она проявляет и слабые окислительные свойства: +3 -1 0 +2 2HNO2 + 2HI = I2↓ + 2NO↑ + 2H2O С основными оксидами и щелочами азотистая кислота образует соли триты: ни- HNO2 + NaOH = NaNO2 + H2O Соли азотистой кислоты (нитриты) белые кристаллические вещества. Ни- триты активных металлов растворимы в воде, в водных растворах проявляют окислительно-восстановительную двойственность. Особые химические свойства проявляет нитрит аммония. При небольшом нагревании он разлагается: -3 +3 0 NH4NO2 = N2 + 2H2O При этом переход электронов происходит внутри самого вещества: от атома азота катиона аммония NH₁ (восстановитель) к атому азота нитрит-иона NO2 (окислитель). Разложением нитрита аммония в лабораторных условиях полу- чают чистый азот. Азотная кислота. Казалось бы, для получения азотной кислоты логично в качестве исходного вещества использовать атмосферный азот, источник ко- торого практически неисчерпаем. Но вспомните, насколько химически инертно это вещество, с каким трудом и в каких жёстких условиях азот окисляется кислородом. Азотная кислота, полученная из азота, стоила бы очень дорого. Химики предложили использовать в промышленном получении азотной кислоты аммиак. Почему, ведь аммиак и сам является ценным продуктом хи- мического производства? Дело в том, что в аммиаке нет таких прочных трой- ных связей, какими связаны между собой атомы в молекуле азота, поэтому окислить аммиак легче, а следовательно, и дешевле. Первая стадия получения азотной кислоты аммиака кислородом: каталитическое окисление кат. = 4NH3 + 502 4NO + 6H2O В качестве катализатора этой реакции используют платину. Вторая стадия протекает легко воздуха с образованием оксида азота(IV)K оксид азота (ІІ) окисляется кислородом 2NO + O2 = 2NO2 Остаётся повысить степень окисления азота ещё на одну единицу. На тре- тьей стадии прошовокупно азота (IV) в присутствии кислорода реагирует сво дой. Сложную но нь химических реакций, протекающих ирует с во можно упрощенно записать следующим химическим уротекающи 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3 Так получают раствор азотной кислоты с массовой долей до 60%. Для боль шинства областей применения такая концентрация кислоты вполне приемлема "Азотная кислота представляет собой бесцветную жидкость, которая при хра- нении частично разлагается и приобретает бурый оттенок. Его придаёт кислоте один из продуктов реакции оксид азота (IV): 4HNO3 = 4NO2 + O2 + 2H2O Азотная кислота сильный электролит, в водном растворе полностью дис- социирует с образованием катионов водорода и нитрат-анионов: HNO3 = H+ NO Благодаря наличию в растворе катионов водорода азотная кислота проявля- ет характерные химические свойства кислот: реагирует с основными и амфо- терными оксидами, щелочами и нерастворимыми в воде гидроксидами метал- лов, с солями по реакции ионного обмена. Лабораторный опыт 37 В пробирку поместите немного (на кончике шпателя) оксида меди (II) и добавьте 2 мл раствора азотной кислоты. Нагревайте пробирку. Что наблюдаете? О чём сви- детельствует изменение окраски раствора? В пробирку налейте 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте 2 капли раствора фенолфталеина. Добавляйте в пробирку раствор азотной кислоты. Что наблюдаете? Почему исчезла окраска индикатора? Получите гидроксид меди (ІІ). Для этого к 1-2 мл раствора сульфата меди добавьте немного раствора гидроксида натрия. Прилейте в пробирку раствор азотной кис- лоты. Что наблюдаете? Почему растворился осадок гидроксида меди (ІІ)? Запишите молекулярные и ионные уравнения реакций. В реакциях с металлами и разбавленная, и концентрированная азотная кис- лота проявляет особенные свойства. Окислителем в таких реакциях является не катион водорода, как в других кислотах, а анион NO3. Следовательно, и продуктом восстановления будет не водород, а соединения азота в более низ- ких степенях окисления. Какие именно соединения? Это зависит как от кон- центрации кислоты, так и от активности металла. Чем меньше массовая доля кислоты в растворе и выше активность металла, тем полнее протекает восста- новление азота. СДЕЛАТЬ ПЛ ЭТОМУ ТЕКСТУ КРАТКИЙ КОНСПЕКТ