Номер 6, страница 89 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 18. Азотная кислота и её соли. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 89.

Условие.

6. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам химических превращений:

a) $N_2$ $\rightarrow$ $NH_3$ $\rightarrow$ $NO$ $\rightarrow$ $NO_2$ $\rightarrow$ $HNO_3$ $\rightarrow$ $NH_4NO_3$ $\rightarrow$ $N_2O$ $\rightarrow$ $N_2$;

б) $KNO_3$ $\rightarrow$ $HNO_3$ $\rightarrow$ $NO$ $\rightarrow$ $NO_2$ $\rightarrow$ $NaNO_2$ + $NaNO_3$;

в) $Cu(NO_3)_2$ $\rightarrow$ $NO_2$ $\rightarrow$ $HNO_3$ $\rightarrow$ $Ba(NO_3)_2$ $\rightarrow$ $KNO_3$ $\rightarrow$ $KNO_3$ $\rightarrow$ $NO$ $\rightarrow$ $N_2$;

Решение.

Решение 2.

Ниже приведены уравнения реакций для каждой из трех схем химических превращений.

а) $N_2 \rightarrow NH_3 \rightarrow NO \rightarrow NO_2 \rightarrow HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3 \rightarrow N_2O \rightarrow N_2$

1. Синтез аммиака из азота и водорода (процесс Габера-Боша). Реакция обратима, протекает при высоком давлении, температуре и в присутствии катализатора (например, железа).

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

2. Каталитическое окисление аммиака кислородом на платино-родиевом катализаторе при высокой температуре. Это первая стадия промышленного получения азотной кислоты.

$4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t} 4NO + 6H_2O$

3. Окисление оксида азота(II) кислородом воздуха до оксида азота(IV). Реакция протекает самопроизвольно при обычных условиях.

$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

4. Получение азотной кислоты путём поглощения оксида азота(IV) водой в присутствии кислорода.

$4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

5. Реакция нейтрализации: взаимодействие азотной кислоты с газообразным аммиаком или его водным раствором с образованием нитрата аммония.

$HNO_3 + NH_3 \rightarrow NH_4NO_3$

6. Термическое разложение нитрата аммония при осторожном нагревании (примерно 190-245 °C).

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

7. Термическое разложение оксида азота(I) на простые вещества при сильном нагревании (выше 500 °C) или его восстановление, например, над раскаленной медью.

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

Ответ:

1. $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

2. $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t} 4NO + 6H_2O$

3. $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

4. $4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

5. $HNO_3 + NH_3 \rightarrow NH_4NO_3$

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

7. $2N_2O \xrightarrow{t} 2N_2 + O_2$

б) $KNO_3 \rightarrow HNO_3 \rightarrow NO \rightarrow NO_2 \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3$

1. Лабораторный способ получения азотной кислоты: вытеснение летучей азотной кислоты из её соли (нитрата калия) менее летучей концентрированной серной кислотой при нагревании.

$KNO_3(тв.) + H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} KHSO_4 + HNO_3$

2. Восстановление разбавленной азотной кислоты медью. В результате реакции образуется соль меди(II), оксид азота(II) и вода.

$3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

3. Окисление оксида азота(II) кислородом воздуха до оксида азота(IV).

$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

4. Взаимодействие оксида азота(IV) с раствором щёлочи (например, гидроксида натрия). Это реакция диспропорционирования, в которой образуются две соли: нитрит натрия и нитрат натрия.

$2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

Ответ:

1. $KNO_3 + H_2SO_4 \xrightarrow{t} KHSO_4 + HNO_3$

2. $3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO + 4H_2O$

3. $2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

4. $2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

в) $Cu(NO_3)_2 \rightarrow NO_2 \rightarrow HNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 \rightarrow KNO_3 \rightarrow KNO_2 \rightarrow NO \rightarrow N_2$

1. Термическое разложение нитрата меди(II) при нагревании. Нитраты металлов средней активности разлагаются на оксид металла, оксид азота(IV) и кислород.

$2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2 + O_2$

2. Получение азотной кислоты из оксида азота(IV), воды и кислорода.

$4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

3. Реакция нейтрализации: взаимодействие азотной кислоты с основанием (гидроксидом бария) с образованием соли (нитрата бария) и воды.

$2HNO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2H_2O$

4. Реакция ионного обмена для получения нитрата калия. При смешивании растворов нитрата бария и сульфата калия в осадок выпадает нерастворимый сульфат бария.

$Ba(NO_3)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KNO_3$

5. Термическое разложение нитрата калия. Нитраты щелочных металлов (кроме лития) при нагревании разлагаются до нитритов и кислорода.

$2KNO_3 \xrightarrow{t} 2KNO_2 + O_2$

6. Получение оксида азота(II) из нитрита калия. Например, в реакции с иодидом калия в кислой среде (серная кислота).

$2KNO_2 + 2KI + 2H_2SO_4 \rightarrow 2NO + I_2 + 2K_2SO_4 + 2H_2O$

7. Восстановление оксида азота(II) до свободного азота, например, с помощью аммиака. Эта реакция используется для очистки промышленных газов.

$6NO + 4NH_3 \xrightarrow{кат., t} 5N_2 + 6H_2O$

Ответ:

1. $2Cu(NO_3)_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 4NO_2 + O_2$

2. $4NO_2 + O_2 + 2H_2O \rightarrow 4HNO_3$

3. $2HNO_3 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + 2H_2O$

4. $Ba(NO_3)_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KNO_3$

5. $2KNO_3 \xrightarrow{t} 2KNO_2 + O_2$

6. $2KNO_2 + 2KI + 2H_2SO_4 \rightarrow 2NO + I_2 + 2K_2SO_4 + 2H_2O$

7. $6NO + 4NH_3 \xrightarrow{кат., t} 5N_2 + 6H_2O$