Номер 6, страница 126 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 26. Свойства и методы получения металлов. Глава 2. Общие свойства металлов - номер 6, страница 126.

Условие.

лотом.

6. С ростом реактивов лишь немногим меньше металлов. С чем это связано?

Решение.

Решение 2.

С азотом реагируют лишь немногие металлы. С чем это связано?

Основная причина низкой реакционной способности азота по отношению к большинству металлов заключается в строении его молекулы. Атмосферный азот существует в виде двухатомных молекул $N_2$, в которых два атома азота соединены очень прочной тройной ковалентной связью ($N \equiv N$).

Эта связь обладает чрезвычайно высокой энергией разрыва — около $945$ кДж/моль. Это одна из самых прочных химических связей, известных в двухатомных молекулах. Для того чтобы азот вступил в химическую реакцию, эту тройную связь необходимо разрушить или, по крайней мере, значительно ослабить. Процесс разрыва такой прочной связи требует очень больших энергетических затрат. Энергия, необходимая для начала реакции, называется энергией активации. В случае с молекулярным азотом эта энергия очень высока.

Вследствие этого молекулярный азот при обычных условиях является химически инертным веществом. Большинство металлов не могут обеспечить достаточно энергии для преодоления этого высокого активационного барьера.

Тем не менее, реакции возможны, но, как правило, при выполнении одного из двух условий:

• Использование очень активных металлов. К ним относятся щелочные и щелочноземельные металлы (например, литий, магний, кальций). Эти металлы обладают высокой восстановительной способностью.

• Проведение реакции при высокой температуре. Нагревание сообщает системе дополнительную энергию, которая помогает преодолеть активационный барьер. Например, магний активно реагирует с азотом при сильном нагревании с образованием нитрида магния: $3Mg + N_2 \xrightarrow{t^\circ} Mg_3N_2$.

Литий является уникальным исключением, так как он способен медленно реагировать с азотом даже при комнатной температуре. Это объясняется его особенно высокой активностью и образованием термодинамически очень устойчивого нитрида лития ($Li_3N$).

Таким образом, инертность азота — это кинетическое, а не термодинамическое свойство. Образование нитридов многих металлов является энергетически выгодным процессом, но он заторможен из-за высокой энергии активации, связанной с прочностью молекулы $N_2$.

Ответ: Это связано с чрезвычайно высокой прочностью тройной связи в молекуле азота ($N \equiv N$). Для ее разрыва требуется очень большое количество энергии (высокая энергия активации), поэтому азот вступает в реакции только с самыми активными металлами и, как правило, при сильном нагревании.