Глава III. Неметаллы и их соединения. § 17. Аммиак. Соли аммония — с. 90
§ 17. Вопрос в начале параграфа. Соединения, содержащие азот в минимальной степени окисления −3, могут проявлять только восстановительные свойства. Какие реакции характерны для таких соединений?
Азот в степени окисления −3 (NH₃, нитриды, соли аммония) может только отдавать электроны, то есть быть восстановителем. Поэтому для таких соединений характерны окислительно-восстановительные реакции, в которых азот повышает степень окисления:
1) горение аммиака в кислороде: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (N⁻³ → N⁰);
2) каталитическое окисление аммиака: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (N⁻³ → N⁺²; катализатор Pt, t);
3) восстановление оксидов малоактивных металлов: 2NH₃ + 3CuO = N₂ + 3Cu + 3H₂O (t);
4) реакции с сильными окислителями (например, с хлором); разложение солей аммония с окислительным кислотным остатком: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O; (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O.
Окислителем соединения азота(−3) быть не могут, так как степень окисления ниже −3 невозможна.
1) горение аммиака в кислороде: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O (N⁻³ → N⁰);
2) каталитическое окисление аммиака: 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (N⁻³ → N⁺²; катализатор Pt, t);
3) восстановление оксидов малоактивных металлов: 2NH₃ + 3CuO = N₂ + 3Cu + 3H₂O (t);
4) реакции с сильными окислителями (например, с хлором); разложение солей аммония с окислительным кислотным остатком: NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O; (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O.
Окислителем соединения азота(−3) быть не могут, так как степень окисления ниже −3 невозможна.
§ 17. Лабораторный опыт 35. Соберите прибор для получения газа и проверьте его на герметичность. В пробирку прибора поместите смесь кристаллических хлорида аммония и щёлочи. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки поднимите вверх и наденьте на него сухую пробирку. Под тягой прогрейте пробирку со смесью, а затем нагревайте её в том месте, где находятся реагенты. Что ощущаете?
Через минуту снимите пробирку с аммиаком и, не переворачивая, опустите отверстием в кристаллизатор с водой. Что наблюдаете?
Закройте отверстие пробирки пальцем под водой, переверните её с полученным раствором, уберите палец и добавьте в раствор несколько капель раствора фенолфталеина. Что наблюдаете?
Запишите уравнения реакции получения аммиака. Какой способ вы использовали для его собирания?
Наблюдения.
1) При нагревании смеси ощущается резкий характерный запах аммиака (нашатырного спирта); на стенках пробирки у отверстия образуются капли воды. Опыт проводят под тягой, нюхают осторожно, направляя пары рукой к себе.
2) Пробирку с аммиаком, не переворачивая (отверстием вниз), опускают в воду: вода быстро поднимается в пробирку и заполняет почти весь её объём, так как аммиак очень хорошо растворим в воде (в 1 объёме воды растворяется около 700 объёмов NH₃) и давление в пробирке падает.
3) После добавления фенолфталеина к полученному раствору он окрашивается в малиновый цвет — раствор имеет щелочную среду.
Уравнения реакций:
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O (при нагревании; с NaOH: NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃↑ + H₂O);
NH₃ + H₂O ⇄ NH₃ · H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻ (гидроксид-ионы дают окраску фенолфталеина).
Способ собирания: вытеснением воздуха в перевёрнутую вверх дном (отверстием вниз) пробирку, так как аммиак легче воздуха (M(NH₃) = 17 г/моль < M(воздуха) ≈ 29 г/моль). Над водой собирать нельзя — аммиак в ней растворяется.
Вывод: аммиак — бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха, очень хорошо растворим в воде; водный раствор имеет щелочную реакцию.
1) При нагревании смеси ощущается резкий характерный запах аммиака (нашатырного спирта); на стенках пробирки у отверстия образуются капли воды. Опыт проводят под тягой, нюхают осторожно, направляя пары рукой к себе.
2) Пробирку с аммиаком, не переворачивая (отверстием вниз), опускают в воду: вода быстро поднимается в пробирку и заполняет почти весь её объём, так как аммиак очень хорошо растворим в воде (в 1 объёме воды растворяется около 700 объёмов NH₃) и давление в пробирке падает.
3) После добавления фенолфталеина к полученному раствору он окрашивается в малиновый цвет — раствор имеет щелочную среду.
Уравнения реакций:
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O (при нагревании; с NaOH: NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃↑ + H₂O);
NH₃ + H₂O ⇄ NH₃ · H₂O ⇄ NH₄⁺ + OH⁻ (гидроксид-ионы дают окраску фенолфталеина).
Способ собирания: вытеснением воздуха в перевёрнутую вверх дном (отверстием вниз) пробирку, так как аммиак легче воздуха (M(NH₃) = 17 г/моль < M(воздуха) ≈ 29 г/моль). Над водой собирать нельзя — аммиак в ней растворяется.
Вывод: аммиак — бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха, очень хорошо растворим в воде; водный раствор имеет щелочную реакцию.