ГДЗ / ОТВЕТЫ Химия 9 класc Габриелян О.С., 2014 §28 Азот.
Во всех упражнениях
красным цветом приводится решение,
а фиолетовым ― объяснение.
Упражнение 1
Напишите уравнения реакций азота с магнием, кальцием, алюминием. Рассмотрите эти окислительно-восстановительные процессы. Как называют продукты реакций? 
3Mg + N2 = Mg3N2 ― нитрид мания
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Mg0 + N20 ⟶ Mg3+2N2-3
Восстановитель Mg−2ē ⟶ Mg+2    |2|6|3― процесс окисления
Окислитель N2+6ē ⟶ 2N−3            |6|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы магния и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 6. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 6, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов магния и азота. Множители 3 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента азота в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами двух соединений азота (N2, Mg3N2), а разными являются индексы элемента магния в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 3, поскольку  относится к одному атому магния, перед формулой магния Mg.


3Ca + N2 = Ca3N2 нитрид кальция
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Ca0 + N20 ⟶ Ca3+2N2-3
Восстановитель Ca0 −2ē ⟶ Ca+2     |2|6|3― процесс окисления
Окислитель N20 +6ē ⟶ 2N−3            |6|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы кальция и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 6. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 6, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов кальция и азота. Множители 3 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента азота в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулами двух соединений азота (N2, Са3N2), а разными являются индексы элемента кальция в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 3, поскольку  относится к одному атому кальция, перед формулой кальция Са.


2Al + N2 = 2AlN - нитрид алюминия
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Восстановитель Al0 −3ē ⟶ Al+3      |3|6|2― процесс окисления
Окислитель N20 +6ē ⟶ 2N−3 
          |6|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы алюминия и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 3 и 6. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 3 и 6, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов алюминия и азота. Множители 2 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элемента алюминия в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2 перед формулами двух соединений алюминия (Al, AlN), а разными являются индексы элемента азота в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку  относится к двум атомам азота, перед формулой азота N2.


Каков тип химической связи и кристаллической решётки в них? Ионная химическая связь  и ионная кристаллическая решетка.

Какими свойствами должны обладать продукты реакций? Нитриды металлов легко разлагаются водой, проявляя основные свойства:
Mg3N+ 6H2O = 3Mg(OH)+ 2NH3
Сa3N+ 6H2O = 3Ca(OH)2+2NH3
AlN + 3H2O = Al(OH)3 + NH3


Упражнение 2 
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие переходы:
N2 ⟶ Li3N ⟶ NH3 ⟶ NO ⟶ NO2 ⟶ HNO3. Рассмотрите первую реакцию как окислительно-восстановительную.
1) 6Li + N2 = 2Li3N
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Li0 + N20 ⟶ Li3+1N-3
Восстановитель Li0 -1ē ⟶ Li+1      |1|6|6― процесс окисления
Окислитель N20 + 6ē ⟶ 2N-3   
      |6|  |1 ― процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы лития и азота. Находим наименьшее общее кратное для чисел 1 и 6. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 1 и 6, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов лития и азота. Множители 6 и 1  являются искомыми коэффициентами. Поскольку эти елементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы этих элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 6, поскольку относится к одному атому лития, перед формулой лития Li и коэффициент 1 (который обычно не пишем), поскольку  относится к двум атомам азота, перед формулой азота N2.


2) Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3
3) 3NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O   (t0, кат.)
4) 2NO + O2 = 2NO2
5) 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

Упражнение 3
Дайте характеристику реакции по всем изученным вами признакам: 2NO + O2 ⇄ 2NO2 + Q.
Реакция соединения, обратимая, некаталитическая, экзотермическая, гомогенная, окислительно-восстановительная.

Упражнение 4
Определите, используя метод электронного баланса, коэффициенты в уравнениях реакций, соответствующих следующим схемам:
а) NH3 + O2  ⟶ NO + H2O (t, кат.);
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O  (t, кат.)
Схема окислительно-восстановительной реакции.
N-3H3 + O20 ⟶ N+2O-2 + H2O
N-3 -5ē ⟶ N+2              |5|20|4 ― процесс окисления
O20 +4ē ⟶ 2O-2   
       |4|   |5  ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы азота и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 5 и 4. Это число 20, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 5 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов азота и кислорода. Множители 4 и 5 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элемент азот изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 4 перед формулой двух соединений азота (NH3, NO). Поскольку элемент кислород изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество H2O-2, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходной веществе), поэтому ставим коэффициент 5 только перед формулой кислорода O2. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции аммиак (за счёт атомов азота в степени окисления -3) — восстановитель, а кислород  — окислитель.

б) NH3 + O2 ⟶ N2 + H2O  (t, кат.).
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
Схема окислительно-восстановительной реакции.
4NH3 + 3O2 ⟶ 2N2 + 6H2O
2N-3 -6ē ⟶ N20       |6|12|2 ― процесс окисления
O20 +4ē ⟶ 2O-2      |4|   |3  ―  процесс восстановления
Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы азота и кислорода. Находим наименьшее общее кратное для чисел 6 и 4. Это число 12, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 6 и 4, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов азота и кислорода. Множители 2 и 3 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элемент азот изменил степень окисления полностью (в правой части схемы этот элемент ни в одном веществе не проявляет такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы этого элемента в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 2, поскольку относится к двум атомам азота, перед формулой азота N2. Поскольку элемент кислород изменил степень окисления не полностью (в правой части схемы имеется вещество H2O, в котором этот элемент имеет такую же степень окисления, как в исходной веществе), поэтому ставим коэффициент 3, поскольку относится к двум атомам кислорода, перед формулой кислорода O2. Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции аммиак (за счёт атомов азота в степени окисления -3) — восстановитель, а кислород  — окислитель.

Упражнение 5
В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония: NH4NO2 = N2 + 2H2O. Придумайте и решите задачу, в условии которой была бы указана масса исходного вещества и массовая доля в нем примесей, а требовалось бы найти объём одного продукта и число молекул другого получаемого вещества.
Найдите объем водорода и число молекул воды, которые образовались при разложении 100 г нитрита аммония содержащего 5% примесей.
Дано: m(NH4NO2 с прим.)=100 г, ω(примесей)=5%
Найти: V(H2)-?, N(H2O)-?
Решение

1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого нитрата аммония:
ω(NH4NO2)=100%-ω(примесей)=100%-5%=95%
2. Рассчитываем массу чистого нитрата аммония:
m(NH4NO2)=ω(NH4NO2)•m(NH4NO2 с прим.):100%=95%•100 г:100%=95 г

3. Вычисляем количество вещества нитрата аммония массой 95 г по формуле: n=m/M, где M молярная масса.
Mr(NH4NO2)=64, поэтому M(NH4NO2)=64 г/моль
n(NH4NO2)=m(NH4NO2)/M(NH4NO2)=95 г : 64 г/моль=1,48 моль
4. Составим химическое уравнение:
NH4NO2 = N2 + 2H2O

По уравнению реакции n(NH4NO2):n(N2):n(H2O)=1:1:2, поэтому
n(N2)=n(NH4NO2)=1,48 моль

n(H2O)=2n(NH4NO2)=21,48 моль=3 моль
5. Вычисляем объём азота количеством вещества 1,48 моль по формуле: V=n•VM, где VM=22,4 л/моль ― молярный объём.
V(N2)=n(N2)•VM=1,48 моль • 22,4 л/моль=33,2 л

6. Вычисляем число молекул воды в количестве вещества 3 моль по формуле: N=n•NA, где N постоянная Авогадро.
N(H2O)=n(H2O)•NА=3 моль • 6•1023 моль-1=18•1023 молекул=1,8•1024 молекул

2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в образце нитрата аммония:
m(примесей)=ω(примесей)•m(NH4NO2 с прим.):100%=5%•100 г : 100%=5 г
2. Рассчитываем массу чистого нитрата аммония:
m(NH4NO2)=m(NH4NO2 с прим.) - m(примесей)=100 г – 5 г=95 г

3. Составим химическое уравнение:
95 г         х л      у моль
NH4NO2 = N2 + 2H2O
64 г        22,4 л   2 моль

Над формулами соединений NH4NO2, N2 H2O записываем вычисленную массу нитрата аммония (95 г) и неизвестные объём азота и количество вещества воды (х л и у моль соответственно), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу нитрата аммония и, соответственно, массу 1 моль, так как с 1 моль нитрата аммония NH4NO2 образуется 1 моль азота N2 (1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л) и 2 моль воды H2O.
M(NH4NO2)=64 г/моль, м
асса 1 моль=64 г
4. Объём азота рассчитываем с помощью пропорции:
95 г / 64 г = х л / 22,4 л, отсюда по свойству пропорции имеем: х л • 64 г = 95 г • 22,4 л
х=V(N2)=95 г • 22,4 л : 64 г=33,2 л
5. Количество вещества воды рассчитываем с помощью пропорции:
95 г / 64 г = у моль / 2 моль , отсюда по свойству пропорции имеем: у моль • 64 г = 95 г • 2 моль
х=n(H2O)=95 г • 2 моль : 64 г=3 моль
6. Вычисляем число молекул воды в количестве вещества 3 моль по формуле: N=n•NA, где N постоянная Авогадро.
N(H2O)=n(H2O)•NА=3 моль • 6•1023 моль-1=18•1023 молекул=1,8•1024 молекул

Ответ: при разложении 100 г нитрита аммония содержащего 5% примесей, образовалось  33,2 л водорода и 1,8•1024 молекул воды.
%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?