Номер 13, страница 167 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

$N_2 \rightarrow NH_3 \rightarrow NH_4NO_3 \rightarrow KNO_3 \rightarrow O_2$

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести четыре последовательные химические реакции.

1. N₂ → NH₃

Первый этап – получение аммиака ($NH_3$) из молекулярного азота ($N_2$). Это промышленный процесс синтеза аммиака (процесс Габера-Боша), который заключается во взаимодействии азота с водородом при высокой температуре (400-500 °C), высоком давлении (150-350 атм) и в присутствии катализатора (например, пористого железа). Реакция является обратимой.
Уравнение реакции:

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Ответ: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

2. NH₃ → NH₄NO₃

Второй этап – получение нитрата аммония ($NH_4NO_3$) из аммиака ($NH_3$). Для этого аммиак, обладающий основными свойствами, должен прореагировать с азотной кислотой ($HNO_3$). Эта реакция является реакцией соединения (нейтрализации).
Уравнение реакции:

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

Ответ: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

3. NH₄NO₃ → KNO₃

Третий этап – получение нитрата калия ($KNO_3$) из нитрата аммония ($NH_4NO_3$). Это можно осуществить с помощью реакции ионного обмена. Например, при взаимодействии раствора нитрата аммония с раствором гидроксида калия ($KOH$). В результате реакции образуется нитрат калия, а также выделяется газообразный аммиак и образуется вода. Выделение газа смещает равновесие в сторону продуктов реакции.
Уравнение реакции:

$NH_4NO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + NH_3 \uparrow + H_2O$

Ответ: $NH_4NO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + NH_3 \uparrow + H_2O$

4. KNO₃ → O₂

Четвертый этап – получение кислорода ($O_2$) из нитрата калия ($KNO_3$). Кислород можно получить путем термического разложения нитрата калия при нагревании (при температуре около 400 °C). При этом образуется нитрит калия ($KNO_2$) и выделяется газообразный кислород.
Уравнение реакции:

$2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2 \uparrow$

Ответ: $2KNO_3 \xrightarrow{t^\circ} 2KNO_2 + O_2 \uparrow$