Вспомните!, страница 164 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Вспомните!

Азот, водород, физико-химические свойства, химическая связь в них.

Азот

Азот ($N$) — это химический элемент 15-й группы, второго периода периодической системы Д.И. Менделеева, с атомным номером 7. Как простое вещество азот ($N_2$) представляет собой двухатомный газ, который является основной составляющей атмосферы Земли (около 78% по объему).

Физико-химические свойства:

• Физические свойства: При нормальных условиях азот — это бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса. Он немного легче воздуха (плотность 1,251 г/л). Малорастворим в воде. Имеет очень низкие температуры фазовых переходов: кипения $-195,8 °C$ и плавления $-209,9 °C$.
• Химические свойства: Молекулярный азот $N_2$ химически очень инертен из-за наличия чрезвычайно прочной тройной связи между атомами. Он вступает в реакции только в жестких условиях (высокая температура, давление, катализаторы).
  • С активными металлами образует нитриды, например: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$.
  • С водородом образует аммиак (процесс Габера-Боша): $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.
  • С кислородом реагирует при очень высоких температурах (в электрической дуге): $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$.
  • В соединениях проявляет степени окисления от -3 до +5.

Химическая связь в молекуле $N_2$:

Молекула азота $N_2$ состоит из двух атомов, которые соединены тройной ковалентной неполярной связью ($N \equiv N$). Атом азота имеет электронную конфигурацию $1s^22s^22p^3$. Три неспаренных $p$-электрона каждого атома участвуют в образовании трех общих электронных пар. Эта связь состоит из одной сигма-связи ($\sigma$-связи) и двух пи-связей ($\pi$-связей). Энергия разрыва этой связи очень велика (945 кДж/моль), что и объясняет низкую реакционную способность молекулярного азота.

Ответ: Выше представлена развернутая характеристика азота, включающая его физико-химические свойства и особенности тройной ковалентной связи в молекуле.

Водород

Водород ($H$) — первый элемент периодической системы с атомным номером 1. Является самым распространенным элементом во Вселенной. Как простое вещество водород ($H_2$) представляет собой легчайший газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха.

Физико-химические свойства:

• Физические свойства: Водород — самый легкий газ (плотность 0,0899 г/л). Он очень плохо растворяется в воде. Обладает самыми низкими среди всех веществ температурами кипения ($-252,87 °C$) и плавления ($-259,14 °C$).
• Химические свойства: Водород является химически активным веществом, особенно при нагревании.
  • Проявляет свойства восстановителя, восстанавливая многие металлы из их оксидов: $CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$.
  • В реакциях с активными металлами (щелочными, щелочноземельными) является окислителем, образуя гидриды (степень окисления -1): $2Na + H_2 \rightarrow 2NaH$.
  • Реагирует со многими неметаллами. Горит в кислороде с образованием воды, выделяя большое количество тепла: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Смесь водорода с воздухом ("гремучий газ") взрывоопасна. С галогенами образует галогеноводороды: $H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$.

Химическая связь в молекуле $H_2$:

Молекула водорода $H_2$ состоит из двух атомов, связанных одинарной ковалентной неполярной связью ($H-H$). Каждый атом водорода (электронная конфигурация $1s^1$) предоставляет свой единственный электрон для образования общей электронной пары. Эта связь является $\sigma$-связью, образованной при осевом перекрывании $1s$-орбиталей. Энергия связи составляет 436 кДж/моль. Для разрыва этой прочной связи требуется значительная энергия.

Ответ: Выше представлена развернутая характеристика водорода, включающая его физико-химические свойства и особенности одинарной ковалентной связи в молекуле.