Номер 3, страница 11, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Охарактеризуйте кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства аммиака.

Кислотно-основные свойства

Аммиак ($NH_3$) проявляет свойства слабого основания. Это обусловлено наличием у атома азота неподеленной электронной пары, которая способна присоединять протон ($H^+$) по донорно-акцепторному механизму.

1. Взаимодействие с водой. При растворении в воде аммиак обратимо реагирует с ней, образуя гидрат аммиака (гидроксид аммония $NH_4OH$), который является слабым основанием и диссоциирует на ионы аммония и гидроксид-ионы. Это подтверждает основный характер аммиака.

$NH_3 + H_2o \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2o \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

2. Взаимодействие с кислотами. Как основание, аммиак (и его водный раствор) реагирует с кислотами, образуя соли аммония. При взаимодействии с серной кислотой ($H_2SO_4$), в зависимости от соотношения реагентов, могут образоваться средняя соль — сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$), или кислая соль — гидросульфат аммония ($NH_4HSO_4$).

$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

$NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow NH_4HSO_4$

Очень слабые кислотные свойства аммиак проявляет только при взаимодействии с очень сильными основаниями или активными металлами, образуя амиды (например, $2Na + 2NH_3 \rightarrow 2NaNH_2 + H_2$). Но в подавляющем большинстве случаев аммиак ведет себя как основание.

Ответ: Аммиак является слабым основанием за счет неподеленной электронной пары у атома азота, что позволяет ему присоединять протон. Он реагирует с водой и кислотами с образованием солей аммония.

Окислительно-восстановительные свойства

Окислительно-восстановительные свойства аммиака определяются степенью окисления азота, которая в молекуле $NH_3$ равна -3 ($N^{-3}$). Это низшая возможная степень окисления для азота.

Поскольку атом азота в аммиаке находится в низшей степени окисления, он может только отдавать электроны, то есть окисляться. Следовательно, в окислительно-восстановительных реакциях аммиак проявляет исключительно свойства восстановителя.

1. Окисление до свободного азота ($N_2$). Аммиак горит в кислороде без катализатора, образуя молекулярный азот и воду. В этой реакции степень окисления азота повышается с -3 до 0.

$4\overset{-3}{N}H_3 + 3O_2 \rightarrow 2\overset{0}{N_2} + 6H_2O$

2. Каталитическое окисление до оксида азота(II) ($NO$). В присутствии катализатора (например, платины) и при нагревании аммиак окисляется кислородом до оксида азота(II). Степень окисления азота повышается с -3 до +2. Эта реакция является ключевой стадией в промышленном производстве азотной кислоты.

$4\overset{-3}{N}H_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, \ t} 4\overset{+2}{N}o + 6H_2O$

Аммиак также может быть окислен и другими окислителями, например, оксидом меди(II): $2NH_3 + 3Cuo \xrightarrow{t} N_2 + 3Cu + 3H_2O$.

Ответ: В окислительно-восстановительных реакциях аммиак является сильным восстановителем, так как атом азота в нем имеет низшую степень окисления -3. В зависимости от условий он может окисляться до $N_2$, $NO$, $NO_2$.