Номер 1, страница 70, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Объясните с учетом строения молекулы азота, почему этот газ обладает низкой химической активностью. С какими веществами и при каких условиях взаимодействует азот? Приведите примеры реакций.

Низкая химическая активность газообразного азота ($N_2$) объясняется строением его двухатомной молекулы. Атомы азота в молекуле связаны очень прочной тройной ковалентной неполярной связью ($N \equiv N$). Энергия разрыва этой связи чрезвычайно высока и составляет около 945 кДж/моль. Для того чтобы азот вступил в химическое взаимодействие, необходимо разорвать эту связь, что требует больших энергетических затрат (высокой энергии активации). По этой причине при обычных условиях азот химически инертен.

Тем не менее, при создании специальных, как правило, жестких условий, азот вступает в реакции с рядом веществ.

С металлами азот взаимодействует при нагревании, образуя нитриды. Например, с магнием реакция протекает при высокой температуре: $3Mg + N_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Mg_3N_2$. Исключением является литий, который реагирует с азотом уже при комнатной температуре: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$.

С неметаллами реакции также требуют особых условий. С водородом азот образует аммиак в обратимой реакции (процесс Габера-Боша), которая протекает при высокой температуре ($400-500$o C), высоком давлении ($15-35$ МПа) и в присутствии катализатора (Fe): $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$. С кислородом азот реагирует только при очень высоких температурах (более $2000$o C) или в электрическом разряде (например, во время грозы), образуя оксид азота(II): $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$.

Ответ: Низкая химическая активность азота обусловлена наличием в его молекуле $N_2$ очень прочной тройной связи ($N \equiv N$), для разрыва которой требуется большое количество энергии. Азот взаимодействует при жестких условиях: с активными металлами (например, $3Mg + N_2 \xrightarrow{t^{\circ}} Mg_3N_2$) с образованием нитридов; с водородом при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора с образованием аммиака ($N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$); и с кислородом при очень высокой температуре или в электрическом разряде с образованием оксида азота(II) ($N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$).