Номер 201, страница 213 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.201. Как осуществить следующие превращения?

$\mathrm{а}) {\mathrm{NaN}}_3⟶{\mathrm{N}}_2⟶\mathrm{NO}⟶\mathrm{NOCl}⟶{\mathrm{HNO}}_2⟶{\mathrm{HNO}}_3⟶ \mathrm{Al}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_3$

$\mathrm{б}) {\mathrm{NH}}_3⟶{\mathrm{NH}}_4{\mathrm{NO}}_3⟶{\mathrm{N}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{Mg}}_3{\mathrm{N}}_2⟶{\mathrm{NH}}_4\mathrm{Cl}⟶{\mathrm{N}}_2$

а) $NaN_3 \rightarrow N_2 \rightarrow NO \rightarrow NOCl \rightarrow HNO_2 \rightarrow HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Получение азота $N_2$ из азида натрия $NaN_3$. Это стандартный лабораторный способ получения чистого азота путем термического разложения азида натрия при нагревании.

$2NaN_3 \xrightarrow{t} 2Na + 3N_2 \uparrow$

2. Получение оксида азота(II) $NO$ из азота $N_2$. Азот напрямую реагирует с кислородом при очень высоких температурах (в электрической дуге) или при наличии катализатора.

$N_2 + O_2 \xrightarrow{t, p, kat} 2NO$

3. Получение хлорида нитрозила $NOCl$ из оксида азота(II) $NO$. Оксид азота(II) реагирует с хлором, образуя хлорид нитрозила.

$2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl$

4. Получение азотистой кислоты $HNO_2$ из хлорида нитрозила $NOCl$. Хлорид нитрозила гидролизуется водой с образованием азотистой и соляной кислот.

$NOCl + H_2O \rightarrow HNO_2 + HCl$

5. Получение азотной кислоты $HNO_3$ из азотистой кислоты $HNO_2$. Азотистая кислота является неустойчивой и легко диспропорционирует, особенно при нагревании, с образованием азотной кислоты, оксида азота(II) и воды.

$3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$

6. Получение нитрата алюминия $Al(NO_3)_3$ из азотной кислоты $HNO_3$. Азотная кислота реагирует с гидроксидом алюминия в реакции нейтрализации, образуя соль и воду.

$Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

Ответ:

1. $2NaN_3 \xrightarrow{t} 2Na + 3N_2 \uparrow$

2. $N_2 + O_2 \xrightarrow{t, p, kat} 2NO$

3. $2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl$

4. $NOCl + H_2O \rightarrow HNO_2 + HCl$

5. $3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$

6. $Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

б) $NH_3 \rightarrow NH_4NO_3 \rightarrow N_2O \rightarrow N_2 \rightarrow Mg_3N_2 \rightarrow NH_4Cl \rightarrow N_2$

Для осуществления данной цепи превращений необходимо провести следующие реакции:

1. Получение нитрата аммония $NH_4NO_3$ из аммиака $NH_3$. Аммиак, проявляя основные свойства, реагирует с азотной кислотой.

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. Получение оксида азота(I) $N_2O$ из нитрата аммония $NH_4NO_3$. При осторожном нагревании нитрата аммония происходит его разложение на оксид азота(I) и воду.

$NH_4NO_3 \xrightarrow{t \approx 200^\circ C} N_2O \uparrow + 2H_2O$

3. Получение азота $N_2$ из оксида азота(I) $N_2O$. Оксид азота(I) разлагается на азот и кислород при более высокой температуре.

$2N_2O \xrightarrow{t > 500^\circ C} 2N_2 + O_2$

4. Получение нитрида магния $Mg_3N_2$ из азота $N_2$. Азот реагирует с активными металлами, такими как магний, при нагревании.

$3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

5. Получение хлорида аммония $NH_4Cl$ из нитрида магния $Mg_3N_2$. Этот переход осуществляется в две стадии. Сначала нитрид магния подвергают гидролизу, в результате чего образуется аммиак. Затем полученный аммиак реагирует с соляной кислотой.

$Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 \downarrow + 2NH_3 \uparrow$

$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

6. Получение азота $N_2$ из хлорида аммония $NH_4Cl$. Хлорид аммония реагирует с нитритом натрия при нагревании водного раствора. Это лабораторный способ получения азота.

$NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t} N_2 \uparrow + NaCl + 2H_2O$

Ответ:

1. $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

2. $NH_4NO_3 \xrightarrow{t} N_2O \uparrow + 2H_2O$

3. $2N_2O \xrightarrow{t} 2N_2 + O_2$

4. $3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

5. $Mg_3N_2 + 6H_2O \rightarrow 3Mg(OH)_2 \downarrow + 2NH_3 \uparrow$;
$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

6. $NH_4Cl + NaNO_2 \xrightarrow{t} N_2 \uparrow + NaCl + 2H_2O$