Химия - учебно-практический справочник

Азот и фосфор - Неметаллические элементы и их соединения. Неметаллы - Неорганическая химия

Азот — N₂,

N₂ — газ без цвета, запаха, вкуса, легче воздуха. Низкая растворимость в воде.

Химические свойства

1. С металлами при нагревании образуются нитриды:

2. Взаимодействует с неметаллами:

а) с кислородом при t > 2000 °С или при t = 400 °С при наличии катализатора:

б) с водородом:

Аммиак (NH₃)

Образование водородных связей:

Этим объясняется относительно высокая t_кип и высокая теплота испарения аммиака. NH₃ — бесцветный газ с резким запахом, почти вдвое легче воздуха. Растворимость в воде чрезвычайно высока. Раствор аммиака в воде (25%) называют нашатырным спиртом.

Получение NH₃

1. В лаборатории:

2. В промышленности:

Химические свойства

1. Растворение в воде:

2. Взаимодействие с кислотами:

NH₃ + НСl = NH₄Cl — хлорид аммония — соль средняя;

— дигидроортофосфат аммония (кислая соль);

2NH₃ + Н₃РO₄ = (NH₄)₂HPO₄ — гидроортофосфат аммония (кислая соль);

— ортофосфат аммония (средняя соль).

Соли аммония

Кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, бесцветные. Их добывают при взаимодействии аммиака или его водного раствора с соответствующими кислотами.

Химические свойства

1. Соли аммония реагируют с другими солями:

2. Реагируют со щелочами:

3. При нагревании соли аммония разлагаются:

а) обратимо, если анион соли не является окислителем или обнаруживает слабые окислительные свойства, например:

б) соли аммония, анионы которых являются окислителями, разлагаются необратимо — происходит окислительно-восстановительная реакция:

HNO₃ — азотная кислота

Чистая кислота, при обычных условиях — бесцветная жидкость с неприятным запахом, тяжелее воды. Летучая. Смешивается с Н₂O в любых соотношениях, образуя раствор.

Сильная одноосновная кислота. В разбавленных растворах почти полностью диссоциирует на ионы:

Химические свойства

1. Взаимодействует с металлами:

а) концентрированная HNO₃ с образованием NO₂ — оксида азота(IV):

б) разбавленная (20-30%) HNO₃ с образованием оксида азота(II) или оксида азота(I):

в) при взаимодействии очень разбавленной (менее 10%) HNO₃ с металлами образуется нитрат аммония:

2. Взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

3. Взаимодействует с основаниями:

4. Взаимодействует с солями:

Получение HNO₃

В промышленности:

а) синтез аммиака:

б) каталитическое окисление аммиака кислородом воздуха:

в) окисление NO до NO₂, растворение NO₂ в воде:

В лаборатории:

Оксиды азотной кислоты

Стенени окисления в N от +1 до +5:

Оксид азота(II) (NO) — бесцветный газ, плохо растворяется в воде. Непосредственно соединяется с кислородом воздуха, образуя бурый газ — оксид азота(IV):

NO₂ — газ бурого цвета со специфическим запахом, тяжелее воздуха, ядовит. Легко сжижается в жидкость бурого цвета, t_кип (NО₂) = 21,3 °С. При охлаждении жидкого NО₂ образуются бесцветные кристаллы, имеющие t_пл (NО₂) = -11 °С.

Получение в лаборатории

1) при взаимодействии концентрированной HNO₃ с медью:

2) при прокаливании кристаллического нитрата свинца:

Химические свойства NO₂

1. Взаимодействует с:

2. Взаимодействует с основаниями (щелочами):

3. Более характерна окислительная функция. Он легко окисляет H₂SO₃до H₂SO₄, а иодид-ионы до свободного иода:

Определение ионов, веществ

Определяемый ион или вещество	Реактив	Результат реакции
NH₄⁺	NaOH	Запах аммиака
PO₄^3-	AgNO₃	Образуется желтый осадок
NH₃	универсальная индикаторная бумага	цвет бумаги становится синим

Соли HNO₃ — нитраты

Соли HNO₃ при нагревании разлагаются, причем продукты разложения зависят от положения металла соли в ряду активности металлов:

Фосфор

В природе фосфор встречается в виде соединений. Важнейшее из них — ортофосфат кальция (минерал апатит). Разновидности апатита составляют осадочные горные породы — фосфориты. Фосфор входит в состав белковых веществ как растительного, так и животного происхождения в виде различных соединений.

Известны три аллотропные модификации фосфора.

Белый фосфор	Красный фосфор	Черный фосфор
Имеет молекулярную решетку. Легко плавится, летучий. Хорошо растворяется в органических растворителях. Бесцветное кристаллическое вещество, очень ядовитое, огнеопасное, хранят под водой, светится в темноте	Имеет атомную решетку	Имеет атомную решетку
	Нерастворимые почти во всех растворителях, летучие, неядовитые

Реакции с белым фосфором происходят легче, чем с красным.

Химические свойства фосфора

Типичные степени окисления фосфора в соединениях: -3; +3; +5.

1. Взаимодействует с металлами, образуются фосфиды:

2. Взаимодействует с неметаллами:

Р₂O₅ — при нормальных условиях белое, похоже на снег, кристаллическое вещество, очень гигроскопичное. Используют как осушитель газов и жидкостей.

Р₂O₅ — кислотный оксид.

Химические свойства Р₂O₅

1. Взаимодействует с основными оксидами:

2. Взаимодействует со щелочами:

3. Взаимодействует с водой:

Химические свойства Н₃РO₄

Н₃РO₄ — окислительных свойств не проявляет.

1. Реагирует с металлами с образованием трех типов солей.

2. Реагирует с основными оксидами:

3. Реагирует со щелочами:

4. Взаимодействует с солями:

Получение Н₃РO₄ в лаборатории

Применение ортофосфатов

Производство минеральных удобрений:

1. Простой суперфосфат

2. Двойной суперфосфат

3. Амофос

Оксиды и все кислородные соединения фосфора намного прочнее аналогичных соединений азота, что объясняется ослаблением неметаллических свойств фосфора по сравнению с азотом.

ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ

1. Высший оксид химического элемента V группы имеет относительную молекулярную массу 142. Назовите химический элемент, составьте формулу оксида и соответствующей кислоты.

2. Высший солеобразующий оксид элемента имеет относительную молекулярную массу 108 и содержит 74,8% кислорода. Назовите этот элемент. К какой группе и подгруппе он относится?

3. Элемент находится в V группе периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Относительная молекулярная масса высшего оксида вдвое больше относительной молекулярной массы хлора. Назовите элемент, запишите электронную формулу его атома.

4. Запишите уравнения реакций, соответствующие таким преобразованиям:

5. В двух пробирках находятся растворы нитрата серебра и ортофосфата натрия. Как распознать вещества, не используя никаких других реактивов?

6. Докажите, что капли дождя во время грозы могут содержать очень небольшое количество азотной кислоты. Напишите уравнения химических реакций.

7. При разложении вещества образуются аммиак и оксид углерода(IV), которые реагируют между собой при наличии воды с образованием карбоната аммония. Запишите уравнение химической реакции.

8. Выполните преобразования.

9. Выполните преобразования.

10. Выполните преобразования.

11. При окислении Р разбавленная азотная кислота восстанавливается до NO: Применив метод электронного баланса, подберите коэффициенты в уравнении этой окислительно-восстановительной реакции. В ответе запишите коэффициент возле окислителя.

12. Какой объем оксида азота(II) (н. у.) можно получить нагреванием 20 г медных опилок, содержащих 4% нереагирующих примесей, с достаточным объемом раствора азотной кислоты?

13. Хлороводород, который выделился из 50 г технической поваренной соли при воздействии на нее концентрированной серной кислотой, осаждает полностью серебро из 501,5 мл нитата серебра(I) с массовой долей вещества 15% и плотностью 1,13 г/см³. Определите содержание примесей в этом образце поваренной соли.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1. При нагревании нитрата калия образуются

А оксид калия + оксид азота(IV) + кислород

Б нитрит калия + кислород

В калий + оксид азота (IV) + кислород

2. Азотной кислоте соответствует оксид

A N₂O

Б NO

В N₂O₃

Г N₂O₅

3. Азотная кислота образует соли

А нитриты

Б нитриды

В нитраты

Г фосфаты

4. Назовите кислоту, которая используется в металлургии для растворения металлов, очистки их поверхности от оксидов.

А соляная

Б серная

В азотная

Г угольная

5. При термическом разложении нитратов щелочных металлов образуются соединения

6. Степени окисления азота в соединениях составляют

А -3, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Б -3, -1, -2, 0, +1, +4, +5

В -3, -2, 0, +2, +3, +4, +5

Г -3, 0, +1, +2, +4, +5, +б

7. Азотной кислоте соответствует формула

A NH₃

Б N₂O

В HNO₃

Г HNO₂

8. При взаимодействии серебра с разбавленной азотной кислотой образуется соединение

А NO

Б NO₂

В N₂O

Г NH₄NO₃

9. Укажите сокращенное ионное уравнение реакции обмена между гидроксидом алюминия и азотной кислотой.

10. Установите соответствие между формулой соли и ее названием.

Формула	Название соли
1 Na₃PO₄	А гидроортофосфат натрия
2 Na₂HPO₄	Б ортофосфат натрия
3 NaH₂PO₄	В нитрат натрия
4 NaNO₃	Г дигидроортофосфат натрия
	Д нитрит натрия

11. Фосфор в соединениях имеет степени окисления

А -3, -2, 0, +5

Б -3, 0, +3, +5

B -3, -2, -1, +5

Г -3, -2, +3, +5

12. Образование какого осадка используют для выявления фосфат-ионов?

А Са₃(РO₄)₂

Б Аg₃РO₄

В Ва₃(РO₄)₂

Г Рb₃(РO₄)₂

13. Какой реактив используют для проведения качественной реакции на фосфат-ионы?

A NaNO₃

Б Ca(NO₃)₂

В Hg(NO₃)₂

Г AgNO₃

14. Какая кислота содержится в некоторых напитках (кока-кола, концентрированное молоко)?

А серная

Б соляная

В ортофосфорная

Г азотная

15. Какая кислота может образовывать кислые соли?

А азотная

Б хлорная

В ортофосфорная

Г азотистая