Номер 1, страница 150 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

1. Опишите физические и химические свойства аммиака.

Физические свойства аммиака

Аммиак ($NH_3$) — это соединение азота с водородом, обладающее следующими физическими свойствами:

1. Агрегатное состояние: при нормальных условиях аммиак является бесцветным газом.

2. Запах: имеет характерный резкий, удушливый запах (запах нашатырного спирта). В высоких концентрациях опасен для здоровья.

3. Плотность: плотность газообразного аммиака при нормальных условиях составляет $0.771$ кг/м³. Он значительно легче воздуха (средняя молярная масса воздуха $\approx 29$ г/моль, молярная масса аммиака $\approx 17$ г/моль), поэтому при утечках он поднимается вверх.

4. Растворимость: чрезвычайно хорошо растворяется в воде. Эта высокая растворимость объясняется образованием водородных связей между полярными молекулами аммиака и воды. При $0^\circ\text{C}$ и атмосферном давлении в 1 объеме воды может раствориться до 1200 объемов аммиака. Концентрированный водный раствор аммиака (обычно 25%) называют аммиачной водой или нашатырным спиртом.

5. Температуры фазовых переходов: аммиак сжижается при температуре $-33.35^\circ\text{C}$ и затвердевает (кристаллизуется) при $-77.7^\circ\text{C}$. Благодаря относительно высокой температуре кипения и большой теплоте испарения, жидкий аммиак используется в качестве хладагента в холодильных установках.

Ответ: Аммиак — это бесцветный газ с резким запахом, легче воздуха, очень хорошо растворимый в воде. Легко сжижается при охлаждении и/или повышении давления.

Химические свойства аммиака

Химическая активность аммиака обусловлена, во-первых, наличием у атома азота неподеленной электронной пары, что определяет его основные и комплексообразующие свойства, и, во-вторых, низшей степенью окисления азота (–3), что делает аммиак сильным восстановителем.

1. Основные свойства

Аммиак является слабым основанием. В реакциях он присоединяет протон ($H^+$) по донорно-акцепторному механизму.

- Взаимодействие с водой:

При растворении в воде аммиак образует гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$), который частично диссоциирует с образованием ионов аммония ($NH_4^+$) и гидроксид-ионов ($OH^-$), создавая в растворе щелочную среду.

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

- Взаимодействие с кислотами:

Аммиак энергично реагирует с кислотами, образуя соли аммония. Реакция с газообразным хлороводородом сопровождается появлением белого дыма — мельчайших кристаллов хлорида аммония.

$NH_3 \text{(газ)} + HCl \text{(газ)} \rightarrow NH_4Cl \text{(тв.)}$

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

2. Восстановительные свойства

Аммиак проявляет сильные восстановительные свойства, так как степень окисления азота в нем минимальна (–3).

- Горение:

Аммиак горит в чистом кислороде с образованием азота и воды.

$4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$

В присутствии платинового катализатора при температуре около $800^\circ\text{C}$ аммиак окисляется до оксида азота(II). Эта реакция лежит в основе промышленного получения азотной кислоты.

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

- Взаимодействие с оксидами металлов:

При нагревании аммиак может восстанавливать многие металлы из их оксидов.

$2NH_3 + 3CuO \xrightarrow{t} 3Cu + N_2 + 3H_2O$

3. Реакции комплексообразования

Благодаря неподеленной электронной паре аммиак способен выступать в качестве лиганда, образуя комплексные (координационные) соединения с катионами металлов, особенно d-элементов. Например, при добавлении раствора аммиака к раствору соли меди(II) сначала выпадает голубой осадок гидроксида меди(II), который затем растворяется в избытке аммиака с образованием ярко-синего раствора комплексной соли — сульфата тетраамминмеди(II).

$Cu^{2+} + 2OH^- \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow$

$Cu(OH)_2 + 4NH_3 \rightarrow [Cu(NH_3)_4](OH)_2$

Ионное уравнение: $Cu^{2+} + 4NH_3 \rightarrow [Cu(NH_3)_4]^{2+}$

4. Кислотные свойства

Очень слабые кислотные свойства аммиак проявляет при взаимодействии с активными металлами (например, натрием) при нагревании, образуя амиды металлов.

$2NH_3 + 2Na \xrightarrow{200-300^\circ\text{C}} 2NaNH_2 + H_2 \uparrow$

Ответ: Аммиак проявляет двойственные химические свойства: он является слабым основанием (реагирует с водой и кислотами), сильным восстановителем (горение, восстановление металлов из оксидов), способен к комплексообразованию (с ионами металлов), а также в жёстких условиях проявляет очень слабые кислотные свойства (реакции с активными металлами).