Оксиды азота
Цель
урока:
познакомиться с кислородными соединениями
азота – его оксидами.
Оборудование
и реактивы:
медь, HNO3 разб., HNO3 конц.,
газоотводная трубка, пробирки, пробка,
кристаллизатор с водой, держалка, спиртовка,
спички.
План
урока:
1.
Организационный
момент.
2.
Объяснение
нового материала.
3.
Домашнее
задание.
План
изложения нового материала:
1.
Общий
обзор оксидов азота.
2.
Оксид
азота (II).
3.
Оксид
азота (IV).
4.
Краткие
сведения об оксидах азота (I), (III), (V).
5.
Выводы.
6.
Упражнения.
1.
Общий обзор оксидов азота.
Азот
образует шесть кислородных соединений, в
которых проявляет степени окисления от +1 до
+5.
N2O,
NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5
При
непосредственном соединении азота с
кислородом образуется только оксид азота (II)
NO, другие оксиды получаются косвенным путем.
N2O
и NO – несолеобразующие оксиды, остальные - солеобразующие.
Из
всех оксидов наибольшее значение имеют NO и
NO2 как промежуточные продукты в
производстве HNO3.
Оксиды
азота сильно отличаются по своим
физическим и химическим свойствам.
2.
Оксид азота (II) NO.
Бесцветный
газ, плохо растворимый в воде. tпл. = - 1640
C; tкип.
= - 1520 C.
В
промышленности оксид NO
получают каталитическим окислением
аммиака:
t0
4NH3
+ 5O2 = 6H2O + 4NO ↑
Pt
В
лаборатории NO обычно получают
взаимодействием разбавленной HNO3 с
медью.
t0
3Cu
+ 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
↑
(р)
Демонстрация
опыта:
оксид азота (II)
собираем методом вытеснения воды в
пробирку, закрываем пробкой.
В
природе оксид азота (II)
образуется во время грозы под действием
электрических разрядов:
30000C
N2
+ O2 = 2NO
Под
действием кислорода воздуха он легко
окисляется в NO2.
2NO
+ O2 = 2NO2
Демонстрация
опыта:
из пробирки с NO
вынимается пробка, мгновенно образуется
бурый газ.
3.
Оксид азота (IV) NO2.
Бурый
ядовитый газ с характерным раздражающим
запахом, тяжелее воздуха.
tпл.
= - 11,20 C; tкип.
= 20 C.
В
лаборатории получают взаимодействием
концентрированной HNO3 с медью.
Cu
+ 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
↑
(к)
Демонстрация
опыта.
А
также при прокаливании кристаллического
нитрата свинца:
t0
2Pb(NO3)2
= 2PbO + 4NO2 ↑ + O2 ↑
Также
образуется из оксида азота (II) при соединении его с кислородом.
Оксид
азота (IV) подвергается димеризации, образуя
бесцветную жидкость - димер оксида азота (IV).
2NO2 ↔ N2O4
Реакция
обратимая.
При
- 110С равновесие смещается в сторону
образования N2O4.
При
1400С равновесие смещается в сторону
образования NO2.
Промежуточным
температурам соответствует состояние равновесия между NO2 и N2O4.
Процесс
соединения молекул в более крупные
называется полимеризацией.
Оксид
азота (IV)
при растворении в холодной воде образует
две кислоты:
2NO2
+ H2O = HNO2 + HNO3
Образующаяся
азотистая кислота HNO2 малоустойчива,
особенно при нагревании. Поэтому при
растворении NO2 в теплой воде происходит
другая реакция:
t0
3NO2
+ H2O = 2HNO3
+ NO
В
избытке кислорода образуется только
азотная кислота:
4NO2
+ 2H2O + O2 = 4HNO3
NO2
– сильный окислитель; уголь, фосфор, сера
горят в нем, а SO2 окисляется в SO3.
4.
Краткие сведения об оксидах азота (I), (III), (V).
Кратко
познакомимся с остальными оксидами азота.
Оксид
азота (I) N2O.
Бесцветный
газ со слабым запахом и сладковатым вкусом.
Плохо растворяется в воде, но хорошо
растворяется в этиловом спирте. Является
наркотиком, особенно в смеси с кислородом,
имеет тривиальное название “веселящий газ”.
tпл.
= - 910 C; tкип.
= - 88,50 C.
Оксид
азота (III) N2O3.
Темно-синяя
жидкость, кипящая при температуре 3,50С;
tпл.
= - 1020 C. При температуре выше
температуры кипения разлагается:
N2O3
= NO + NO2
Это
кислотный оксид, ему соответствует слабая
азотистая кислота HNO2.
Взаимодействует со щелочами с образованием
нитритов.
N2O3
+ 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
Оксид
азота (V) N2O5.
Белое
гигроскопичное кристаллическое взрывчатое
вещество. Растворяется в воде с
образованием азотной кислоты:
N2O5
+ H2O = 2HNO3
Оксид
азота (V) – сильный окислитель, многие
органические вещества в его присутствии
воспламеняются.
5.
Вывод:
азот образует шесть оксидов, из которых
наибольшее значение имеют оксид азота (II) и
оксид азота (IV) как промежуточные продукты в
производстве азотной кислоты.
6.
Упражнения.
Как осуществить превращения: N2 → NH3 → NO → NO2 → HNO3?
Задание
на дом.