Номер 6, страница 33, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Объясните с учетом строения молекулы азота, почему он обладает низкой химической активностью. С какими веществами и при каких условиях взаимодействует азот? Приведите примеры реакций.

Объяснение низкой химической активности азота с учетом строения молекулы

Низкая химическая активность азота при обычных условиях объясняется особенностями строения его молекулы. Молекула азота ($N_2$) является двухатомной. Атомы в ней связаны очень прочной тройной ковалентной связью ($N \equiv N$), состоящей из одной сигма-связи и двух пи-связей. Энергия диссоциации (разрыва) этой связи чрезвычайно высока и составляет 945 кДж/моль. Чтобы азот вступил в химическую реакцию, необходимо затратить огромное количество энергии на разрыв этой связи. Именно эта высокая прочность молекулы и является причиной химической инертности азота.

Вещества и условия, при которых взаимодействует азот

Несмотря на инертность, при создании жестких условий (высокая температура, высокое давление, использование катализаторов, электрический разряд) азот может вступать во взаимодействие с другими веществами.

1. С металлами. Азот реагирует с наиболее активными металлами, образуя нитриды.

- С литием ($Li$) азот реагирует уже при комнатной температуре, что является исключением.

- С другими щелочными и щелочноземельными металлами (например, с магнием $Mg$, кальцием $Ca$) реакция протекает при нагревании.

2. С неметаллами.

- С водородом ($H_2$) азот взаимодействует только при очень жестких условиях: температура около 400–500 o C, давление 150–350 атмосфер и наличие катализатора (обычно на основе железа). Эта обратимая реакция лежит в основе промышленного синтеза аммиака (процесс Габера-Боша).

- С кислородом ($O_2$) реакция происходит либо при очень высокой температуре (свыше 2000 o C), либо в электрическом разряде (например, при разряде молнии в атмосфере). Реакция также обратима и является эндотермической.

Примеры реакций

1. Реакция с литием с образованием нитрида лития:

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

2. Реакция с магнием при нагревании с образованием нитрида магния:

$3Mg + N_2 \xrightarrow{t} Mg_3N_2$

3. Реакция с водородом с образованием аммиака:

$N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g)$ (условия: $t, p, cat.$)

4. Реакция с кислородом с образованием оксида азота(II):

$N_2(g) + O_2(g) \rightleftharpoons 2NO(g)$ (условия: высокая $\text{t}$ или электрический разряд)

Ответ: Низкая химическая активность азота обусловлена наличием в его двухатомной молекуле ($N_2$) очень прочной тройной связи ($N \equiv N$), для разрыва которой требуется большое количество энергии. Азот вступает в реакции только в жестких условиях: с активными металлами при нагревании (с литием — при комнатной температуре), с водородом — при высоком давлении, температуре и в присутствии катализатора, с кислородом — при температуре выше 2000 o C или в электрическом разряде. Примеры реакций: $6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$; $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$; $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$.