Номер 2, страница 145 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

2. При взаимодействии азота с кислородом образуется оксид азота(II), при взаимодействии азота с водородом — аммиак $NH_3$, а при взаимодействии азота с литием — нитрид лития $Li_3N$. Напишите уравнения реакций, укажите условия их протекания. В каких случаях азот выступает как окислитель, а в каком — как восстановитель?

При взаимодействии азота с кислородом

Уравнение реакции взаимодействия азота с кислородом с образованием оксида азота(II):

$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$

Условия протекания реакции: данная реакция является сильно эндотермической, поэтому для её осуществления требуется очень высокая температура (около 2000-3000 °C) или электрический разряд (например, во время грозы).

Определение роли азота: в виде простого вещества ($N_2$) азот имеет степень окисления 0. В соединении, оксиде азота(II) ($NO$), кислород имеет степень окисления -2, следовательно, степень окисления азота равна +2. Так как степень окисления азота повышается с 0 до +2, он отдает электроны и выступает в роли восстановителя.

Процесс окисления: $N^0 - 2e^- \rightarrow N^{+2}$.

Ответ: Уравнение: $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$; условия: t > 2000°C или электрический разряд; азот является восстановителем.

При взаимодействии азота с водородом

Уравнение реакции взаимодействия азота с водородом с образованием аммиака:

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Условия протекания реакции: это обратимая экзотермическая реакция (процесс Габера-Боша), для смещения равновесия в сторону образования продукта используют катализатор (пористое железо с оксидами алюминия и калия), высокое давление (15-35 МПа) и повышенную температуру (400-500 °C).

Определение роли азота: в простом веществе ($N_2$) степень окисления азота равна 0. В аммиаке ($NH_3$) водород имеет степень окисления +1, следовательно, степень окисления азота равна -3. Так как степень окисления азота понижается с 0 до -3, он принимает электроны и выступает в роли окислителя.

Процесс восстановления: $N^0 + 3e^- \rightarrow N^{-3}$.

Ответ: Уравнение: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$; условия: катализатор, высокое давление, повышенная температура; азот является окислителем.

При взаимодействии азота с литием

Уравнение реакции взаимодействия азота с литием с образованием нитрида лития:

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

Условия протекания реакции: литий — очень активный щелочной металл, он способен реагировать с азотом воздуха уже при комнатной температуре. Для ускорения реакции обычно применяют небольшое нагревание.

Определение роли азота: в простом веществе ($N_2$) степень окисления азота равна 0. В нитриде лития ($Li_3N$), как и в других ионных нитридах, степень окисления азота равна -3 (литий имеет постоянную степень окисления +1). Так как степень окисления азота понижается с 0 до -3, он принимает электроны и выступает в роли окислителя.

Процесс восстановления: $N^0 + 3e^- \rightarrow N^{-3}$.

Ответ: Уравнение: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$; условия: комнатная температура или нагревание; азот является окислителем.

В каких случаях азот выступает как окислитель, а в каком — как восстановитель?

Азот проявляет двойственную окислительно-восстановительную природу. Он выступает как окислитель в реакциях с менее электроотрицательными элементами, такими как металлы (литий) и водород. В этих случаях азот принимает электроны, понижая свою степень окисления. Он выступает как восстановитель в реакциях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород (или фтор). В этих случаях азот отдает электроны, повышая свою степень окисления.

Ответ: Азот выступает как окислитель в реакциях с водородом и литием, а как восстановитель — в реакции с кислородом.