ГДЗ по химии 9 класс, базовый уровень учебник Габриелян, Остроумов — страница 99

      N₂O — оксид азота (I) — бесцветный газ с приятным сладковатым запахом.
      NO — оксид азота (II), бесцветный газ.
      N₂O₃ — оксид азота (III) — жидкость синего цвета.
      NO₂ — оксид азота (IV) — бурый газ.
      N₂O₅ — оксид азота (V) — бесцветные летучие кристаллы.

   Оксид азота (I) N₂O и оксид азота (II) NO — несолеобразующие, т.е. они не реагируют ни с кислотами, ни с основаниями с образованием солей.
   Остальные оксиды азота кислотные.
   Оксиду азота (III) N₂O₃ соответствует азотистая кислота, которая образуется при реакции этого оксида с водой:

      N₂O₃ + H₂O = 2HNO₂

   Оксиду азота (V) N₂O₅ соответствует азотная кислота:

      N₂O₅ + H₂O = 2HNO₃

   Оксид азота (IV) NO₂ в этом отношении очень необычен. Кислоты, в которой азот проявляет степень окисления +4 не существует. И тем не менее это кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сразу две кислоты, азотистую и азотную:

      2N⁺⁴O₂ + H₂O = HN⁺³O₂ + HN⁺⁵O₃

   Азотистая кислота. В водном растворе азотистая кислота — слабый электролит, обратимо диссоциирует в соответствии с уравнением:

      HNO₂ ⇄ H⁺ + NO₂⁻

   Поскольку атом азота в азотистой кислоте находится в промежуточной степени окисления +3, для нее характерна окислительно-восстановительная двойственность. В реакциях с сильными окислителями азотистая кислота окисляется до азотной, проявляя свойства восстановителя:

      2HN⁺³O₂ + O₂⁰ = 2HN⁺⁵O₃⁻²

   Однако она проявляет и слабые окислительные свойства:

      2HN⁺³O₂ + 2HI⁻¹ = I₂⁰ + 2N⁺²O₂ + 2H₂O

   С основными оксидами и щелочами азотистая кислота образует соли — нитриты:

      HNO₂ + NaOH = NaNO₂ + H₂O

   Азотная кислота — электролит, в водном растворе полностью диссоциирует с образованием катионов водорода и нитрат-ионов:

      HNO₃ = H⁺ + NO₃⁻

   Благодаря наличию в растворе катионов водорода азотная кислота проявляет характерные химические свойства кислот: реагирует с основными и амфотерными оксидами, щелочами и нерастворимыми в воде гидроксидами металлов, с солями по реакции ионного обмена:

      CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O
      NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O
      Cu(OH)₂↓ + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

   В реакциях с металлами и разбавленная, и концентрированная азотная кислота проявляет особенные свойства:
   Например, при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с медью (металлом малоактивным, стоящим после водорода в электрохимическом ряду напряжений), помимо соли металла и воды, образуется оксид азота (IV):

      Cu⁰ + 4HN⁺⁵O₃(конц) = Cu⁺²(NO₃)₂ + 2N⁺⁴O₂↑ + 2H₂O

   Разбавленная азотная кислота реагирует с медью уже с образованием оксида азота (II):

      3Cu⁰ + 8HN⁺⁵O₃(разб) = 3Cu⁺²(NO₃)₂ + 2N⁺²O↑ + 4H₂O

   Железо, алюминий и хром концентрированной азотной кислотой пассивируются.

   Первая стадия получения азотной кислоты — каталитическое окисление аммиака кислородом:

      4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O

   В качестве катализатора этой реакции используют платину.

   Вторая стадия протекает легко — оксид азота (II) окисляется кислородом воздуха с образованием оксида азота (IV):

      2N⁺²O⁻² + O₂⁰ ⇄ 2N⁺⁴O₂⁻²

   Остается повысить степень окисления азота еще на одну единицу. На третьей стадии процесса оксид азота (IV) в присутствии кислорода реагирует с водой. Сложную совокупность химических реакций, протекающих при этом, можно упрощенно записать следующим химическим уравнением:

      4NO₂ + 2H₂O + O₂ = 4HNO₃

   Так получают раствор азотной кислоты с массовой долей 60%. Для большинства областей применения такая концентрация кислоты вполне приемлема.

а) 10N⁺⁴O₂ + 8P⁰ = 5N₂⁰ + 4P₂⁺⁵O₅

б) I₂⁰ + 10HN⁺⁵O₃ = 2HI⁺⁵O₃ + 10N⁺⁴O₂ + 4H₂O

в) Fe⁺²Cl₂ + NaN⁺³O₂ + 2HCl = Fe⁺³Cl₃ + NaCl + N⁺²O + H₂O

а) NH₃ → N₂ → NO → NO₂ → HNO₃ → NaNO₃ → NaNO₂

    4N⁻³H₃ + 3O₂⁰ = 2N₂⁰ + 6H₂O⁻²

    N₂⁰ + O₂^{0 2000°C}= 2N⁺²O⁻²

    2N⁺²O + O₂⁰ = 2N⁺⁴O₂⁻²

    2N⁺⁴O₂ + H₂O = HN⁺³O₂ + HN⁺⁵O₃

    HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O
    H⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + OH⁻ = Na⁺ + NO₃⁻ + H₂O
    H⁺ + OH⁻ = H₂O

    2NaN⁺⁵O₃⁻² = 2NaN⁺³O₂ + O₂⁰

б) KNO₃ → HNO₃ → Cu(NO₃)₂ → NO₂ → N₂

    2KNO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2HNO₃↑
    2K⁺ + 2NO₃⁻ + 2H⁺ + SO₄²⁻ = 2K⁺ + SO₄²⁻ + 2HNO₃↑
    K⁺ + NO₃⁻ = HNO₃↑

    2HNO₃ + CuO = Cu(NO₃)₂ + H₂O
    2H⁺ + 2NO₃⁻ + CuO = Cu²⁺ + 2NO₃⁻ + H₂O
    2H⁺ + CuO = Cu²⁺ + H₂O

    2Cu(N⁺⁵O₃⁻²)₂ = 2CuO + 4N⁺⁴O₂ + O₂⁰

    N⁺⁴O₂ + S⁰ = N₂⁰ + S⁺⁴O₂↑

Дано:
   m(Me(NO₃)₂) = 66,2 мг
   m(Me) = 44,6 мг
   Me — ?

Решение:
   2Me(NO₃)₂ = 2MeO + 4NO₂↑ + O₂↑

Запишем формулу для расчета количества вещества нитрата (молярную массу металла, обозначим х):
   n(Me(NO₃)₂) = m(Me(NO₃)₂)/M(Me(NO₃)₂) = 66,2 мг/(х + 14 · 2 + 16 · 6) мг∕ммоль = 66,2 мг/(х + 124) мг∕ммоль

Запишем формулу для расчета количества вещества оксида металла:
   n(MeO) = m(MeO)/M(MeO) = 44,6 мг/(х + 16) мг∕ммоль

По уравнению реакции n(Me(NO₃)₂) = n(MeO), а значит:
   66,2 мг/(х + 124) мг∕ммоль = 44,6 мг/(х + 16) мг∕ммоль

Решим уравнение и найдем х, то есть молярную массу металла:
   66,2 · (х + 16) = 44,6 · (х + 124)
   66,2х + 1059,2 = 44,6х + 5530,4
   66,2х − 44,6х = 5530,4 − 1059,4
   21,6х = 4471
   х = 4471 : 21,6
   х = 207

   M(Me) = х = 207, что соответствует металлу — свинец — Pb, формула нитрата:
   Pb(NO₃)₂
   2 Pb(NO₃)₂ = 2PbO + 4NO₂↑ + O₂↑

   Ответ: Pb(NO₃)₂

Дано:
   V(HNO₃) = 25 мл
   ρ(HNO₃) = 1,115 г/мл
   V(NaOH) = 31,9 мл
   ω(NaOH) = 10% = 0,1
   ρ(NaOH) = 1,11 г/мл
   ω(HNO₃) — ?

Решение:
   HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

Рассчитаем массу раствора гидроксида натрия:
   m_р-ра(NaOH) = V(NaOH) · ρ(NaOH) = 31,9 мл · 1,11 г/мл = 35,409 г

Найдем массу гидроксида натрия:
   m(NaOH) = m_р-ра(NaOH) · ω(NaOH) = 35,409 г · 0,1 = 3,54 г

Найдем количество вещества гидроксида натрия:
   n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 3,54 г/(23 + 16 + 1) г∕моль = 0,0885 моль

   По уравнению реакции n(HNO₃) = n(NaOH) = 0,0885 моль

Рассчитаем массу раствора азотной кислоты:
   m_р-ра(HNO₃) = V(HNO₃) · ρ(HNO₃) = 25 мл · 1,115 г/мл = 27,875 г

Рассчитаем массу азотной кислоты:
   m(HNO₃) = n(HNO₃) · M(HNO₃) = 0,0885 моль · (1+14+16·3) г/моль = 5,58 г

Рассчитаем массовую долю азотной кислоты в растворе:
   ω(HNO₃) = m(HNO₃)/mₚ₋ₚₐ(HNO₃) · 100% = 5,58 г/27,875 г · 100% = 20%

   Ответ: ω(HNO₃) = 20%.

Рассмотрим свойства оксида азота (IV):

      2NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃

При взаимодействии со щелочами, образует соли нитрит и нитрат:

      2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O

   На основании химических свойств делаем вывод, что оксид азота (IV) — кислотный оксид.

   Вещество, которое придает выбросам бурую окраску, является оксид азота (IV) — NO₂.
   Источниками, которые загрязняют атмосферу этим газом, являются химические заводы, производящие азотную кислоту, удобрения, взрывчатые вещества; металлургические заводы, особенно при выплавке стали и цветных металлов; энергетические установки (ТЭЦ, котельные, работающие на угле, мазуте, природном газе); нефтеперерабатывающие заводы, автотранспорт.