Trạng thái oxy hóa của nitơ trong các hợp chất là −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa −3 được thể hiện bằng nitrit, trong đó amoniac thực tế là quan trọng nhất;
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa −2 ít điển hình hơn và được biểu thị bằng pernitride, trong đó quan trọng nhất là hydrogen pernitride N2H4 hoặc hydrazine (cũng có một loại hydrogen pernitride N2H2, diimide cực kỳ không ổn định);
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa −1 NH2OH (hydroxylamine) - một bazơ không ổn định được sử dụng, cùng với các muối hydroxylamoni, trong tổng hợp hữu cơ;
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa +1 oxit nitric (I) N2O (nitơ oxit, khí cười);
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa +2 oxit nitric (II) NO (nitơ monoxit);
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa +3 nitơ oxit (III) N2O3, axit nitơ, dẫn xuất của anion NO2−, nitơ triflorua (NF3);
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa +4 nitơ oxit (IV) NO2 (nitơ đioxit, khí màu nâu);
Các hợp chất nitơ ở trạng thái oxy hóa +5 oxit nitric (V) N2O5, axit nitric, muối của nó - nitrat và các dẫn xuất khác, cũng như tetrafluoramoni NF4+ và muối của nó.
Amoniac là hợp chất của nitơ và hydro. Có quan trọng V. công nghiệp hóa chất. Công thức của amoniac là NH3.
Khí không màu, có mùi hăng đặc trưng. Amoniac nhẹ hơn không khí rất nhiều; khối lượng của một lít khí này là 0,77 g. liên kết hydro amoniac có nhiệt độ sôi cao bất thường không tương ứng với nhiệt độ sôi thấp của nó trọng lượng phân tử, tan nhiều trong nước.
Muối amoni. Hầu hết các muối amoni đều không màu và hòa tan cao trong nước. Ở một số tính chất chúng giống muối kim loại kiềm, đặc biệt là kali. Muối amoni không bền nhiệt. Khi đun nóng chúng bị phân hủy. Sự phân hủy này có thể xảy ra thuận nghịch hoặc không thể đảo ngược.
Muối amoni được sử dụng rộng rãi. Hầu hết chúng (amoni sunfat, amoni nitrat) được sử dụng làm phân bón. Amoni clorua hoặc amoniac được sử dụng trong ngành công nghiệp nhuộm và dệt, trong hàn và đóng hộp, và trong tế bào điện.
Axit nitric là một axit monobasic mạnh. Trong dung dịch loãng, nó phân hủy hoàn toàn thành các ion H +1 và NO -13.
Axit nitric tinh khiết là chất lỏng không màu, có mùi hăng. Sôi ở 86°C. Hút ẩm. Dưới tác dụng của ánh sáng nó dần bị phân hủy.
Axit nitric là chất oxi hóa mạnh. Nhiều phi kim loại dễ bị oxy hóa bởi nó, biến thành axit.
Axit nitric tác dụng với hầu hết các kim loại ngoại trừ vàng, bạch kim, tantalum, rhodium và iridium. Axit nitric đậm đặc làm cho một số kim loại (sắt, nhôm, crom) trở nên thụ động. Trạng thái oxy hóa của nitơ trong axit nitric là +5. Nồng độ HNO 3 càng cao thì tính khử càng kém. Phản ứng với axit nitric đậm đặc thường giải phóng NO2. Khi axit nitric loãng phản ứng với các kim loại có hoạt tính thấp như đồng, NO được giải phóng.
Ứng dụng. TRONG số lượng lớn nó được sử dụng để sản xuất phân bón nitơ, thuốc nhuộm, chất nổ, các loại thuốc. Axit nitric được sử dụng để sản xuất axit sulfuric bằng phương pháp nitơ và được sử dụng để sản xuất vecni và màng xenlulo.
Muối của axit nitric. Axit nitric monobasic chỉ tạo thành muối trung bình, được gọi là nitrat. Tất cả nitrat đều hòa tan cao trong nước và khi đun nóng, chúng phân hủy, giải phóng oxy.
Nitrat là nhiều nhất kim loại hoạt động, nằm trong số các tiêu chuẩn thế điện cực nằm ở bên trái của magiê, chúng biến thành nitrit.
Trong số các muối của axit nitric, quan trọng nhất là natri, kali, amoni và canxi nitrat, trong thực tế được gọi là nitrat. Saltpeter được sử dụng chủ yếu làm phân bón.
Phân đạm Amoni nitrat (amoni nitrat) Đây là loại phân bón giàu nitơ hiệu quả nhất. Chứa 33-35% nitơ ở dạng nitrat và amoniac. Dễ dàng hòa tan trong nước, hoạt động tốt trên nhiều loại đất Amoni sunfat Chứa khoảng 21% nitơ. Nó là một tinh thể hình thoi, không màu. Loại phân này ít hút ẩm hơn amoni nitrat, không đóng bánh và không dễ cháy. Đây là loại phân bón chứa nitơ có giá trị nhất. Urê chứa số lớn nhất nitơ (khoảng 46%) ở dạng dễ dàng được cây trồng hấp thụ. Nó xuất hiện dưới dạng tinh thể không màu hoặc hơi vàng và hòa tan cao trong nước. Urê không nổ, hút ẩm nhẹ và không đóng bánh Kali nitrat (kali nitrat) Kali nitrat chứa lượng kali nhiều hơn nitơ khoảng 3 lần. Vì vậy, nó được sử dụng kết hợp với các loại phân bón khác. Canxi nitrat (diêm tiêu Na Uy) Phân đạm có giá trị. Chứa khoảng 13% nitơ Amoni clorua đại diện bột màu trắng, chứa khoảng 25% nitơ
Tùy chọn 1.
1. Số nơtron trong nguyên tử 4N14:
A.7.
B. Nitơ.
3. Nitơ có trạng thái oxi hóa +5 khi kết hợp với công thức:
G.HN03.
4. Trạng thái oxi hóa tối thiểu của nitơ trong một hợp chất (được liệt kê dưới đây) có công thức:
A.N2.
B. Phốt pho.
6. Bán kính nhỏ nhất của nguyên tử:
G. F.
B.Ca3P2.
8. Axit nitơ tương ứng với một oxit có công thức:
B.N203.
10. Hệ số trước tác nhân oxi hóa trong phản ứng, sơ đồ
Ag + HN03(KOHC) -> AgN03 + N02 + H20:
B. 4.
11. Trang điểm phương trình phân tử các phản ứng chuyển hóa sau:
P->P205->H3P04->Na3P04.
1. 4P + 5O2 = 2P2O5
Chất khử P0 -5e →P+5
O20 + 2*2e→2O-2 Chất oxy hóa
2. P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
3. H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
3H+ + 3OH- = 3H2O
12. Hoàn thành cụm từ: “Sự phân bổ là…”
sự tồn tại của hai hoặc nhiều chất đơn giản giống nhau nguyên tố hóa học, khác nhau về cấu trúc và tính chất.
13. Những chất nào có công thức: KOH, CO2, Zn, CuO, HC1, CaCO3, axit nitric loãng phản ứng với những chất nào? Viết các phương trình phản ứng có thể xảy raở dạng phân tử.
HNO3 + KOH → KNO3 + H2O
3CuO + 6HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 3H2O
10HNO3 loãng + 4Zn = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O
2HNO3 + CaCO3 = Ca(NO3)2 + H2O + CO2
14. Kết thúc mạch phân hủy nhiệtđồng(II) nitrat:
Cu(N03)2 --> CuO + X + 02.
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
hệ số tổng = 9
15. Khi 37 g canxi hydroxit phản ứng với amoni sunfat thì thu được 15 g amoniac. Tính toán phần khối lượng sản lượng amoniac từ lý thuyết có thể.
Ca(OH) 2 +(NH4)2 SO4 =CaSO4+2NH3*H2O
M Ca(OH)2=40+32+2=74g/mol.
n Ca(OH)2 =37: 74=0,5 mol
1 mol Ca(OH)2: 2 mol NH3
0,5:1 mol
M NH3 = 17 g \ mol
trọng lượng 17*1=17 g.
hiệu suất (NH3)=15: 17=0,88=88%
Tùy chọn 2.
PHẦN A. Nhiệm vụ kiểm tra trắc nghiệm
1. Số nơtron trong nguyên tử 7N15:
A.8.
V. Phốt pho.
3. Nitơ có trạng thái oxi hóa +4 khi kết hợp với công thức:
B.N02.
4. Trạng thái oxy hóa tối thiểu của lân kết hợp với công thức:
B.PH3.
5. Trong số các nguyên tố hóa học đã liệt kê, độ âm điện lớn nhất trong hợp chất là:
V. Sera
6. Bán kính nhỏ nhất của nguyên tử có ký hiệu là:
G.C1.
7. Chỉ có chất khử mới có thể là chất có công thức:
B.NH3.
8. Axit photpho H3P03 tương ứng với một oxit có công thức:
B.P2O3
Cu + HN03(KOHC) -> CU(N03)2 + N02 + H20:
B. 4.
PHẦN B. Câu hỏi trả lời tự do
11. Lập phương trình phân tử của các phản ứng theo sơ đồ
KHÔNG → N02 → HN03 → NaN03.
1. 2NO + O2 = 2NO2
Chất khử N+2 -2e→N+4
O20 +2*2e→2O-2 Chất oxy hóa
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
H+ + OH- = H2O
12. Hoàn thành cụm từ sau: “Saltpeter is…”
Muối nitrat của kali, natri, amoni dùng trong công nghệ thuốc nổ và nông học làm phân bón.
13. Những chất nào có công thức: Mg, Ag, AgN03, BaO, C02, KN03, NaOH, axit orthophosphoric có tương tác với nhau không? Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra ở dạng phân tử.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 Mg + 2H3PO4 = Mg3(PO4)2↓ + 3H2
2H3PO4 +3BaO = Ba3(PO4)2 + 3H2O
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4↓ + 3NaNO3
14. Hoàn thiện phương án phân hủy nhiệt natri nitrat
NaN03 → NaN02 + X.
Tìm tổng các hệ số trong phương trình.
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
Tổng tỷ lệ cược – 5
15. Thể tích amoniac (na) có thể thu được bằng cách cho 15 m3 nitơ phản ứng với lượng hydro dư, nếu sản lượng amoniac là 10% so với sản lượng lý thuyết có thể có?
N2 + 3H2 = 2NH3
n(N2) = 15.000 /22,4 = 669 (mol)
n(NH3) = 2*669 = 1339,28 (mol)
Vtheor.(NH3) = 1339,28*22,4= 29999 (dm3)
Vpract. (NH3) = 29999*0,9 = 26999 (dm3) = 26.999 m3
Tùy chọn 3.
PHẦN A. Bài kiểm tra trắc nghiệm
1. Số nơtron trong nguyên tử 20Ca40:
B. 20.
2. Sự phân bố electron trên mức năng lượng trong nguyên tử phần tử 2e, 5e tương ứng với:
A. Azot.
3. Nitơ có trạng thái oxi hóa +2 khi kết hợp với công thức:
B. KHÔNG.
4. Mức độ tối đa oxi hóa nitơ kết hợp với công thức:
G.HN03.
A. Bor.
BẰNG.
G.N3P04.
8. Axit nitric tương ứng với một oxit có công thức:
G.N205.
10. Hệ số trước chất oxy hóa trong mạch
Ag + HN03(pha loãng) -> AgN03 + NO + H20:
B. 4.
PHẦN B. Câu hỏi trả lời tự do
11. Lập các phương trình phản ứng phân tử theo sơ đồ
N2 → NH3 → NH3 H20 → (NH4)2S04.
Xét phương trình 1 theo quan điểm của lý thuyết ORR, viết phương trình 3 dưới dạng ion.
1. N2 + 3H2 = 2NH3
N20 +2*3е→2N-3 chất oxy hóa
Chất khử H20 -2*1е→2H+1
2. NH3 + H2O = NH3*H20
3. 2NH3*H20 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +2H2O
2NH3*H20 + 2H+= 2NH4+ +2H2O
12. Hoàn thành câu: “Số nguyên tử có trong cation amoni…”
bằng 5.
13. Axit nitric loãng phản ứng với những chất nào có công thức: S03, KOH, CaO, Mg, N205, Na2C03? Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra ở dạng phân tử.
HNO3 (pha loãng) + KOH = KNO3 + H2O
2HNO3 + CaO = Ca(NO3)2 + H2O
10HNO3 loãng + 4Mg = 4Mg(NO3)2 + N2O + 3H2O
2HNO3 + Na2CO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2
14. Hoàn thiện phương án nhiệt phân bạc nitrat
AgNOg → Ag + X + 02.
Viết tổng các hệ số trong phương trình.
2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2
7
15. Nitơ có thể tích 56 lít (n.o.) phản ứng với lượng hydro dư. Tỷ lệ thể tích của sản lượng amoniac là 50% về mặt lý thuyết. Tính khối lượng amoniac sinh ra.
N2 + 3H2 = 2NH3
n(N2) = 56 /22,4 = 2,5 (mol)
n(lý thuyết)(NH3) = 2*2.5 = 5 (mol)
Vpract. (NH3) = 5*22,4*0,5 = 56 l
Tùy chọn 4.
PHẦN A. Bài kiểm tra trắc nghiệm
1. Số nơtron trong đồng vị 19K39:
Q.20.
2. Sự phân bố electron theo các mức năng lượng trong nguyên tử của nguyên tố 2e, 8e, 5e tương ứng với:
B. Phốt pho.
3. Nitơ có trạng thái oxi hóa bằng 0 khi kết hợp với công thức:
A.N2.
4. Trạng thái oxi hóa cực đại của lân kết hợp với công thức:
G.N3P04.
5. Trong số các nguyên tố hóa học đã liệt kê, nguyên tố sau có độ âm điện thấp nhất trong hợp chất:
A. Berili.
6. Bán kính lớn nhất của nguyên tử của một nguyên tố hóa học, ký hiệu là:
A. Sĩ.
7. Chỉ chất có công thức mới có thể là chất oxi hóa:
G.HN03.
8. Axit orthophosphoric tương ứng với oxit có công thức:
G.P2O5.
10. Hệ số trước chất oxy hóa trong mạch
Cu + HN03(dil) -> CU(N03)2 + NO + H20:
G.8.
PHẦN B. Câu hỏi trả lời tự do
11. Lập các phương trình phản ứng phân tử theo sơ đồ:
KHÔNG → N02 → HN03 → NH4N03.
Xét phương trình 1 theo quan điểm của ORR, viết phương trình 3 dưới dạng ion.
1. 2NO + O2 = 2NO2
Chất khử N+2 -2e→N+4
O20 +2*2e→2O-2 Chất oxy hóa
2. 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
3. NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH3 + H+ = NH4+
12. Hoàn thành câu: “Sự biến đổi đẳng hướng của phốt pho là…”
phốt pho trắng, đỏ và đen
13. Những chất nào có công thức là: Zn, CuO, Cu, NaOH, S02, NaN03, K2C03, axit orthophosphoric có tương tác với nhau không? Viết các phương trình phản ứng có thể xảy ra ở dạng phân tử.
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O
3 Zn + 2H3PO4 = Zn3(PO4)2↓ + 3H2
3CuO + 2H3PO4 = Cu3(PO4)2 + 3H2O
3K2CO3 + 2H3PO4 = 2K3PO4 + 3H2O + 3CO2
14. Hoàn thành sơ đồ phân hủy nhiệt sắt (II) nitrat:
Fe(N03)2 → FeO + N02 + X.
Tìm tổng các hệ số trong phương trình.
2Fe(NO3)2 = 2FeO + 4NO2 + O2
15. Khi đốt 62 g photpho trong oxy, thu được 130 g photpho (V) oxit với lượng có thể có theo lý thuyết. Tính phần khối lượng thu được của photpho (V) oxit.
4P + 5O2 = 2P2O5
n(P) = 62/31 = 2 mol
n lý thuyết.(P2O5) = 0,5*2 = 1 mol
mtheor.(P2O5) = 1*142 = 142 g
đầu ra = mpract./mtheor. = 130/142=0,92 = 92%
1) Nitrua- các hợp chất nitơ có các nguyên tố có độ âm điện kém hơn, ví dụ, với kim loại và một số phi kim.
Thu được nitrit
Một số phương pháp sản xuất nitrit đã được biết đến.
1) Phương pháp tổng hợp từ các chất đơn giản. Tại nhiệt độ caoà nitơ bị oxy hóa
nhiều kim loại và phi kim loại, tạo thành nitrit, trong đó nó thể hiện mức độ
oxy hóa-3:
3Mg + N2 = Mg3N2
3Si + N 2 = Si 3 N 2
Từ nitrat cộng hóa trị giá trị cao nhất có hydro nitrit H3N
(amoniac), thu được trong công nghiệp bằng cách tổng hợp từ các chất đơn giản:
3H 2 +N 2 = 2H 3 N
Phần lớn amoniac được sản xuất được sử dụng để sản xuất axit nitric.
2) Phương pháp khử oxit khi có mặt nitơ. Không chỉ carbon, mà cả kim loại hoặc hydrua của chúng cũng được sử dụng làm chất khử trong các quá trình này:
TiO 2 + CH 2 +N 2 = TiN +CaO +H 2 O
3) Phương pháp phân ly nhiệt. Phương pháp này được thực hiện bằng cách sử dụng các hợp chất chứa cả kim loại và nitơ, ví dụ như amino clorua:
TiCl 4 4NH 3 = TiN + NH 3 + HCl
Bằng cách này, thu được nitrit AlN, VN, NbN, Ta 3 N 5, CrN, U 3 N, Fe 2 N.
4) Phương pháp lắng đọng nitrit từ pha khí. Một ví dụ về phương pháp này là sự tương tác của clorua kim loại và oxychloride với amoniac. Các phản ứng này thường xảy ra ở nhiệt độ khoảng 800oC
MeCl 4 + NH 3 →MeN + HCl
MeOCl 3 + NH3→MeN + H 2 O + HCl
Tính chất hóa học nitrit
Tính chất của nitrit thay đổi ít nhiều đều đặn theo từng thời kỳ và theo nhóm bảng tuần hoàn. Ví dụ, trong thời gian ngắn có sự chuyển đổi từ nitrua cơ bản sang axit:
Na 3 N Mg 3 N 2 AlN Si 3 N 4 P 3 N 5 S 3 N 4 Cl 3 N
axit lưỡng tính bazơ
Nitrua của các nguyên tố s thuộc nhóm thứ nhất và thứ hai, ví dụ Na3N, Mn 3 N 2, là chất kết tinh. Về mặt hóa học chúng khá hoạt động.
Ví dụ, chúng dễ dàng phân hủy với nước, tạo thành chất kiềm và amoniac:
Na 3 N + 3H 2 O = 3NaOH + H 3 N
Axit nitrua, ví dụ Cl3N, thủy phân tạo thành axit và amoniac:
Cl 3 N + 3H 2 O = 3HClO + H 3 N
Nitrua cơ bản phản ứng với axit:
Mg 3 N 2 + HCl = MgCl 2 + H 3 N
Đồng thời, axit nitrit dễ tương tác với chất kiềm:
BN + H 2 O + NaOH→BO 2 Na + H 3 N
Nitrua lưỡng tính, đặc biệt là AlN, có thể phản ứng với cả axit và kiềm:
2ALN + H 2 SO 4 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + (NH 4) 2 SO 4
AlN + 3H 2 O + KOH→Al(OH) 4 K+ H 3 N
Nitrua bazơ và axit tham gia vào các phản ứng tạo phức để tạo thành nitrua hỗn hợp, ví dụ Li 5 TiN 3, Li 5 GeN 3 và các loại khác
5LI 3 N + Ge 3 N 4 = 3Li 5 GeN 3
nền tảng chua
Nitrua kim loại kiềm là những hợp chất không ổn định. Ở nhiệt độ bình thường, chúng không tương tác với oxy trong không khí. Ở nhiệt độ nóng chảy, chúng bắt đầu phân hủy thành các nguyên tố.
Tất cả các nitrit cộng hóa trị đều khá ổn định. Đặc biệt ổn định là nitrit của nhôm, boron và silicon, chúng chỉ bắt đầu phân hủy yếu thành các nguyên tố ở nhiệt độ 1000-1200°C. Chúng có khả năng chống oxy hóa cao, chống lại tác động của kim loại nóng chảy, axit nóng và các loại khí mạnh khác nhau.
Nitrua giống kim loại có khả năng kháng hóa chất cao, đặc biệt chống lại tác dụng của axit sôi và lạnh, nhiều kim loại nóng chảy và còn chống lại quá trình oxy hóa trong không khí. Trong dung dịch kiềm, nitrua giống kim loại kém ổn định hơn. Chúng nhanh chóng phân hủy khi kết hợp với kiềm và muối kim loại kiềm.
hyđrazin
Hydrazine (NH 2 NH 2) là chất lỏng có tính hút ẩm cao với khả năng hấp thụ carbon dioxide và oxy từ không khí rõ rệt. Hydrazine đóng băng ở nhiệt độ cộng thêm 1,5°, sôi ở nhiệt độ 113,5° (áp suất 760 mm Hg). Khối lượng riêng của một chất thay đổi tùy theo trạng thái tập hợp và nhiệt độ môi trường. Ở nhiệt độ âm 5°, mật độ của hydrazin rắn là 1,146, chất lỏng ở nhiệt độ 0° - 1,0253 và ở nhiệt độ +15° - 1,0114. Khi nhiệt độ tiếp tục tăng trọng lượng riêng kết nối giảm. Hydrazine hòa tan cao trong nước, rượu, amoniac và amin. Nó không hòa tan trong hydrocarbon và các dẫn xuất halogen của chúng. Dung dịch nước có tính chất cơ bản. Hydrazine là chất khử mạnh. Do đó, nó không ổn định về mặt nhiệt động và dễ bị phân hủy dưới tác dụng của chất xúc tác, khi đun nóng ở nhiệt độ cao và khi tiếp xúc với bức xạ. Trong không khí nó cháy với ngọn lửa màu xanh. Điều này giải phóng một lượng năng lượng đáng kể.
Trong công nghiệp, hydrazine thu được bằng phương pháp Raschig, giai đoạn đầu tiên bao gồm tác dụng của clo với amoniac, dẫn đến sự hình thành cloramin dễ vỡ:
NH 2 Cl + NH 3 + NaOH = NH 2 -NH 2 + NaCl + H 2 O
Các tính chất hóa học của hydrazine trước hết được xác định bởi thực tế là phân tử của nó bao gồm hai nhóm amino có tính chất cơ bản yếu. Theo đó, hydrazine, với tư cách là một bazơ yếu, có thể phản ứng với một hoặc hai phân tử của axit monobasic, ví dụ như axit clohydric:
N2H4 + HCl = N2H5Cl
N 2 H 4 + 2HCl = N 2 H 6 Cl 2
Phản ứng của nó với axit sulfuric tạo ra hydrazine sunfat (N 2 H 6 SO 4), giống như bất kỳ loại muối nào, chất rắn, tan nhiều trong nước. Hydrazine sulfate, được gọi là Sigrazine, đã được sử dụng trong y tế trong điều trị bệnh nhân ung thư. Bệnh nhân ung thư thường bị kiệt sức nghiêm trọng, sụt cân và thèm ăn nhanh chóng. Những hiện tượng này là do rối loạn chuyển hóa carbohydrate.
Một đặc điểm khác của hydrazine là đặc tính khử mạnh của nó, nguyên nhân là do sự hiện diện của liên kết nitơ-nitơ yếu trong phân tử của nó và do mức độ oxy hóa bất thường của các nguyên tử nitơ (-2). Như một ví dụ tính chất khử Hydrazine có thể phản ứng với thuốc tím, chất này có thể được sử dụng để định nghĩa phân tích hydrazine, cũng như phản ứng với một số tác nhân oxy hóa khác:
5(NH 2 -NH 2) + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5N 2 + 2K 2 SO 4 + 4MnSO 4 + 16H 2 O
Hydrazine cháy trong không khí, phản ứng này tỏa nhiệt cao và dẫn đến sự hình thành sản phẩm khí:
NH 2 -NH 2 + O 2 = N 2 + 2H 2 O + 149,5 kcal/mol
Hydroxylamine
Trong phân tử hydroxylamine, nguyên tử nitơ có một cặp electron trống. Do đó, giống như amoniac và hydrazine, nó có khả năng phản ứng cộng để hình thành liên kết theo phương pháp cho - nhận. Hydroxylamine hòa tan cao trong nước và với axit nó tạo ra muối, ví dụ như hydroxyl amoni clorua. Mức độ oxy hóa của nitơ trong hydroxylamine là -1. Vì vậy, nó thể hiện cả tác dụng phục hồi và tính chất oxy hóa. Tuy nhiên, khả năng khử của hydroxylamine đặc trưng hơn. Đặc biệt, nó được sử dụng làm chất khử (chủ yếu ở dạng muối) trong thực hành phòng thí nghiệm.
Tính chất hóa học:
TRONG dung dịch nước phân ly theo loại chính, là nền móng yếu:
NH 2 OH + H 2 O = + + OH -
Cũng có thể phân ly theo tính axit
NH 2 OH + H 2 O = NH 2 O - + H 3 O +
Giống như NH 3, hydroxylamine phản ứng với axit tạo thành muối hydroxylamine:
NH 2 OH + HCl = Cl
Trong không khí, kết nối không ổn định:
3NH 2 OH = N 2 + NH 3 + 3H 2 O
nhưng ở áp suất 3 kPa (2,25 mmHg) nó nóng chảy ở 32 °C và sôi ở 57 °C mà không bị phân hủy.
Trong không khí nó dễ bị oxy hóa bởi oxy trong khí quyển:
4NH 2 OH + O 2 = 6H 2 O + 2N 2
Hydroxylamine thể hiện tính chất của chất khử; khi tiếp xúc với chất oxy hóa, N 2 hoặc N 2 O được giải phóng:
Trong một số phản ứng, NH 2 OH thể hiện tính chất oxy hóa và bị khử thành NH 3 hoặc NH 4 +
Biên lai
Trong phòng thí nghiệm, nó thu được bằng cách phân hủy muối hydroxylamine trong chân không: (NH 3 OH) 3 PO 4 hoặc (ClO 4) 2.
Dung dịch rượu hydroxylamine có thể được điều chế bằng tác dụng của etanol với NH 3OHCl.
Trong công nghiệp, muối hydroxylamine thu được bằng cách khử NO bằng hydro với sự có mặt của chất xúc tác bạch kim hoặc bằng cách hydro hóa axit nitric, cũng như bằng cách tác dụng lên axit nitric hydro nguyên tử.
Để đặt đúng trạng thái oxy hóa, bạn cần ghi nhớ bốn quy tắc.
1) Trong một chất đơn giản, trạng thái oxi hóa của bất kỳ nguyên tố nào đều bằng 0. Ví dụ: Na 0, H 0 2, P 0 4.
2) Bạn nên nhớ những yếu tố mang tính chất đặc trưng trạng thái oxy hóa không đổi. Tất cả chúng được liệt kê trong bảng.
3) Bằng cấp cao nhất Theo quy luật, quá trình oxy hóa của một nguyên tố trùng với số nhóm chứa nguyên tố đó (ví dụ: phốt pho thuộc nhóm V, sd cao nhất của phốt pho là +5). Ngoại lệ quan trọng: F, O.
4) Việc tìm kiếm trạng thái oxy hóa của các nguyên tố khác dựa trên quy tắc đơn giản:
Trong một phân tử trung tính, tổng trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tố bằng 0 và trong ion - điện tích của ion.
Một vài ví dụ đơn giản để xác định trạng thái oxy hóa
Ví dụ 1. Cần tìm trạng thái oxy hóa của các nguyên tố trong amoniac (NH 3).
Giải pháp. Chúng ta đã biết (xem 2) rằng Nghệ thuật. ĐƯỢC RỒI. hydro là +1. Vẫn còn phải tìm ra đặc tính này cho nitơ. Gọi x là trạng thái oxy hóa mong muốn. Chúng ta tạo phương trình đơn giản nhất: x + 3 (+1) = 0. Lời giải hiển nhiên: x = -3. Đáp án: N -3 H 3 +1.
Ví dụ 2. Cho biết trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tử trong phân tử H 2 SO 4.
Giải pháp. Trạng thái oxy hóa của hydro và oxy đã được biết đến: H(+1) và O(-2). Ta lập phương trình xác định trạng thái oxy hóa của lưu huỳnh: 2 (+1) + x + 4 (-2) = 0. Giải phương trình đã cho, ta tìm được: x = +6. Đáp án: H +1 2 S +6 O -2 4.
Ví dụ 3. Tính trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tố trong phân tử Al(NO 3) 3.
Giải pháp. Thuật toán vẫn không thay đổi. Thành phần của “phân tử” nhôm nitrat bao gồm 1 nguyên tử Al (+3), 9 nguyên tử oxy (-2) và 3 nguyên tử nitơ, trạng thái oxy hóa mà chúng ta phải tính toán. Phương trình tương ứng là: 1 (+3) + 3x + 9 (-2) = 0. Đáp án: Al +3 (N +5 O -2 3) 3.
Ví dụ 4. Xác định trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tử trong ion (AsO 4) 3-.
Giải pháp. TRONG trong trường hợp này tổng các trạng thái oxy hóa sẽ không còn bằng 0 nữa mà bằng điện tích của ion, tức là -3. Phương trình: x + 4 (-2) = -3. Trả lời: Như(+5), O(-2).
Phải làm gì nếu không biết trạng thái oxy hóa của hai nguyên tố
Có thể xác định trạng thái oxy hóa của một số nguyên tố cùng một lúc bằng phương trình tương tự không? Nếu chúng ta xem xét nhiệm vụ này Từ quan điểm toán học, câu trả lời là không. phương trình tuyến tính với hai biến không thể có nghiệm duy nhất. Nhưng chúng ta đang giải quyết nhiều điều hơn là chỉ một phương trình!
Ví dụ 5. Xác định trạng thái oxy hóa của tất cả các nguyên tố trong (NH 4) 2 SO 4.
Giải pháp. Các trạng thái oxy hóa của hydro và oxy đã được biết đến, nhưng lưu huỳnh và nitơ thì không. Ví dụ cổ điển vấn đề với hai ẩn số! Chúng ta sẽ coi amoni sunfat không phải là một “phân tử” đơn lẻ mà là sự kết hợp của hai ion: NH 4 + và SO 4 2-. Chúng ta đã biết điện tích của các ion; mỗi ion chỉ chứa một nguyên tử chưa biết trạng thái oxy hóa. Vận dụng kinh nghiệm đã có để giải quyết nhiệm vụ trước đó, chúng ta dễ dàng tìm thấy trạng thái oxy hóa của nitơ và lưu huỳnh. Trả lời: (N -3 H 4 +1) 2 S +6 O 4 -2.
Kết luận: nếu một phân tử gồm nhiều nguyên tử có độ không xác định quá trình oxy hóa, cố gắng "tách" phân tử thành nhiều phần.
Cách sắp xếp trạng thái oxi hóa trong hợp chất hữu cơ
Ví dụ 6. Cho biết trạng thái oxi hóa của tất cả các nguyên tố trong CH 3 CH 2 OH.
Giải pháp. Tìm trạng thái oxy hóa trong hợp chất hữu cơ có những đặc thù riêng. Đặc biệt, cần phải tìm riêng các trạng thái oxi hóa cho từng nguyên tử cacbon. Người ta có thể lý luận như sau. Ví dụ, hãy xem xét nguyên tử cacbon trong nhóm metyl. Nguyên tử C này được kết nối với 3 nguyên tử hydro và một nguyên tử carbon lân cận. Qua Kết nối S-N có một sự thay đổi mật độ electron về phía nguyên tử carbon (vì độ âm điện của C vượt quá EO của hydro). Nếu sự dịch chuyển này hoàn tất, nguyên tử cacbon sẽ có điện tích -3.
Nguyên tử C trong nhóm -CH 2 OH liên kết với hai nguyên tử hydro (sự dịch chuyển mật độ electron về phía C), một nguyên tử oxy (sự dịch chuyển mật độ electron về phía O) và một nguyên tử carbon (có thể giả định rằng sự dịch chuyển về mật độ electron trong trường hợp này không xảy ra). Trạng thái oxy hóa của carbon là -2 +1 +0 = -1.
Đáp án: C -3 H +1 3 C -1 H +1 2 O -2 H +1.
Đừng nhầm lẫn giữa khái niệm “hóa trị” và “trạng thái oxy hóa”!
Số oxi hóa thường bị nhầm lẫn với hóa trị. Đừng phạm sai lầm này. Tôi sẽ liệt kê những khác biệt chính:
- trạng thái oxy hóa có dấu (+ hoặc -), hóa trị không có dấu;
- trạng thái oxy hóa có thể bằng 0 ngay cả trong chất phức tạp, hóa trị bằng 0 có nghĩa là, theo quy luật, nguyên tử của phần tử này không được kết nối với các nguyên tử khác (chúng ta sẽ không thảo luận về bất kỳ loại hợp chất bao gồm nào và các “chất kỳ lạ” khác ở đây);
- trạng thái oxy hóa là một khái niệm chính thức chỉ có ý nghĩa thực sự khi liên quan đến liên kết ion, ngược lại, khái niệm "hóa trị" được áp dụng thuận tiện nhất liên quan đến các hợp chất cộng hóa trị.
Trạng thái oxy hóa (chính xác hơn là mô đun của nó) thường được biểu thị bằng số bằng hóa trị, nhưng thậm chí thường xuyên hơn những giá trị này KHÔNG trùng nhau. Ví dụ, trạng thái oxy hóa của carbon trong CO 2 là +4; hóa trị của C cũng bằng IV. Nhưng trong metanol (CH 3 OH), hóa trị của cacbon không đổi và trạng thái oxy hóa của C bằng -1.
Một bài kiểm tra ngắn về chủ đề "Trạng thái oxy hóa"
Hãy dành vài phút để kiểm tra sự hiểu biết của bạn về chủ đề này. Bạn cần trả lời năm câu hỏi đơn giản. Chúc may mắn!