Страница 66 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Физические свойства азота:

а) ____

б) ____

в) ____

г) $D_{\text{(возд.)}} =$ ____ $D_{\text{H}_2} =$ ____

а) При нормальных условиях азот ($N_2$) — это газ, не имеющий цвета, вкуса и запаха. Эти свойства относятся к органолептическим.

Ответ: Газ без цвета, вкуса и запаха.

б) Азот характеризуется плохой растворимостью в воде. При температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении в 100 объёмах воды растворяется всего около 1,5 объёма азота. Также он плохо растворим в большинстве других растворителей.

Ответ: Плохо растворим в воде.

в) Азот имеет очень низкие температуры фазовых переходов. Температура кипения (конденсации) азота составляет -195,8°C. Температура плавления (затвердевания) равна -210°C.

Ответ: Температура кипения –195,8°C, температура плавления –210°C.

г) Относительная плотность газа показывает, во сколько раз он тяжелее или легче другого газа. Для её вычисления используются молярные массы.

Дано:

Азот ($N_2$)

Молярная масса азота $M(N_2) = 2 \cdot Ar(N) = 2 \cdot 14 = 28$ г/моль

Средняя молярная масса воздуха $M_{возд.} = 29$ г/моль

Молярная масса водорода $M(H_2) = 2 \cdot Ar(H) = 2 \cdot 1 = 2$ г/моль

Найти:

Относительную плотность азота по воздуху — $D_{(возд.)}(N_2)$

Относительную плотность азота по водороду — $D_{(H_2)}(N_2)$

Решение:

Относительная плотность газа A по газу B вычисляется по формуле:

$D_B(A) = \frac{M(A)}{M(B)}$

1. Вычислим относительную плотность азота по воздуху:

$D_{(возд.)}(N_2) = \frac{M(N_2)}{M_{возд.}} = \frac{28}{29} \approx 0,97$

Так как плотность азота по воздуху меньше единицы, азот немного легче воздуха.

2. Вычислим относительную плотность азота по водороду:

$D_{(H_2)}(N_2) = \frac{M(N_2)}{M(H_2)} = \frac{28}{2} = 14$

Азот в 14 раз тяжелее водорода.

Ответ: $D_{(возд.)} = 0,97$; $D_{(H_2)} = 14$.

5. Химические свойства азота.

1) свойства: $N_2^0 + 6\bar{e} = []$

а) реагирует с металлами:

$N_2 + Li = \text{______}$

$N_2 + Ca = \text{______}$

$N_2 + Al = \text{______}$

б) реагирует с водородом:

$N_2 + H_2 \rightarrow \text{______}$ аммиак

2) свойства: $N^0 - n\bar{e} = []$

реагирует с кислородом:

$N_2 + O_2 \rightleftarrows 2NO - Q$

Дайте классификационную характеристику данной реакции по всем известным вам признакам.

1) Окислительные свойства

Решение

В пустые клетки заголовка следует вписать слово "Окислительные". Азот проявляет окислительные свойства в реакциях с менее электроотрицательными элементами (металлами, водородом), принимая электроны. При этом его степень окисления понижается с 0 до -3. Процесс восстановления молекулярного азота можно описать полуреакцией, в которой молекула $N_2$ принимает 6 электронов, образуя два нитрид-иона:
$N_2^0 + 6\bar{e} = 2N^{-3}$

а) реагирует с металлами:

При взаимодействии с активными металлами азот выступает как окислитель, образуя соли — нитриды. Во всех этих реакциях молекула азота $N_2$ принимает 6 электронов.

С литием: $N_2 + 6Li = 2Li_3N$ (нитрид лития)
С кальцием: $N_2 + 3Ca = Ca_3N_2$ (нитрид кальция)
С алюминием: $N_2 + 2Al = 2AlN$ (нитрид алюминия)

б) реагирует с водородом:

При взаимодействии с водородом азот также является окислителем. В результате обратимой реакции образуется аммиак. Молекула азота $N_2$ принимает 6 электронов.
$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$ (аммиак)

Ответ: В пустые клетки в заголовке 1) вписывается слово "Окислительные". В полуреакции $N_2^0 + 6\bar{e} = \square N^{-\square}$ в первый квадрат вписывается "2", во второй "3". Во всех схемах электронного переноса под пунктами а) и б) в квадрат следует вписать число "6". Уравнения реакций: $N_2 + 6Li = 2Li_3N$; $N_2 + 3Ca = Ca_3N_2$; $N_2 + 2Al = 2AlN$; $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$.

2) Восстановительные свойства

Решение

В пустые клетки заголовка следует вписать слово "Восстановительные". Азот проявляет восстановительные свойства в реакциях с более электроотрицательными элементами (например, с кислородом), отдавая электроны. При этом его степень окисления повышается. В реакции с кислородом степень окисления азота меняется с 0 до +2. Процесс окисления одного атома азота можно описать полуреакцией:
$N^0 - 2\bar{e} = N^{+2}$

реагирует с кислородом:

Реакция азота с кислородом протекает при высокой температуре (в электрической дуге) и является обратимой. Азот выступает в роли восстановителя.
$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO - Q$
В этой реакции молекула азота $N_2$ отдает 4 электрона, так как состоит из двух атомов, каждый из которых отдает по 2 электрона.
Схема окисления для молекулы: $N_2^0 - 4\bar{e} \rightarrow 2N^{+2}$

Дайте классификационную характеристику данной реакции по всем известным вам признакам.

Классификация реакции $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO - Q$:

1. По числу и составу веществ: реакция соединения (из двух простых веществ образуется одно сложное).

2. По изменению степеней окисления: окислительно-восстановительная (азот $N_2^0 \rightarrow N^{+2}$ — восстановитель, окисляется; кислород $O_2^0 \rightarrow O^{-2}$ — окислитель, восстанавливается).

3. По тепловому эффекту: эндотермическая (протекает с поглощением тепла, на что указывает "- Q").

4. По направлению: обратимая (протекает в прямом и обратном направлениях, знак $\rightleftharpoons$).

5. По участию катализатора: некаталитическая (катализатор не требуется).

6. По фазовому состоянию: гомогенная (все вещества находятся в одной фазе — газообразной).

Ответ: В пустые клетки в заголовке 2) вписывается слово "Восстановительные". В полуреакции $N^0 - n\bar{e} = N^{+\square}$ в квадрат вместо $n$ вписывается "2", а в квадрат для степени окисления — "2". В схеме электронного переноса под уравнением реакции с кислородом в квадрат вписывается число "4". Классификация реакции: реакция соединения, окислительно-восстановительная, эндотермическая, обратимая, некаталитическая, гомогенная.

6. Азот в природе.

а) $ \varphi(\text{N}_2) $ = __________ (в воздухе).

б) ____ — чилийская селитра.

в) В клетках живых организмов входит в состав _____.

a) φ(N₂) = ______ (в воздухе).

Атмосферный воздух — это смесь газов. Основным компонентом воздуха является азот. Его объёмная доля (φ), то есть отношение объёма азота к общему объёму воздуха, составляет приблизительно 78%. Кислород занимает около 21%, а на долю остальных газов приходится примерно 1%.

Ответ: 78%.

б) ☐☐☐☐ — чилийская селитра.

Чилийская (или натриевая) селитра — это тривиальное название нитрата натрия. Это природный минерал, который является солью азотной кислоты и натрия. Его химическая формула записывается как $NaNO_3$.

Ответ: $NaNO_3$.

в) В клетках живых организмов входит в состав ☐☐☐☐☐☐☐.

Азот — один из важнейших биогенных элементов, так как он является составной частью ключевых органических молекул. К таким молекулам относятся белки (построенные из аминокислот) и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Нуклеиновые кислоты состоят из нуклеотидов, в состав которых входят азотистые основания. Эти основания делятся на две группы: пурины и пиримидины. Слово, которое состоит из 7 букв и подходит по смыслу в родительном падеже ("входит в состав чего?"), — это "пуринов". Пурины (аденин и гуанин) — обязательные компоненты ДНК, РНК и АТФ во всех живых организмах.

Ответ: пуринов.