6.37.1. Оксиды азота(II) и (IV) кратко

Азот образует с кислородом ряд оксидов: , , , , . Два из этих оксидов — N2O, NO — относятся к несолеобразующим, остальные — к кислотным.

Оксид азота(II). Получение и химические свойства

Оксид азота(II) NO в обычных условиях представляет собой бесцветный газ (tкип. = −151,7 °С, tпл. = −163,7 °С).

В природе он образуется в результате взаимодействия простых веществ при грозовых разрядах (около 3000 °С):

N2 + O2 2NO – Q,

в промышленности — как промежуточный продукт превращения аммиака в азотную кислоту:

4NH3 + 5O2 4NО + 6H2O.

В лаборатории его получают действием разбавленной азотной кислоты на медь:

3Cu + 8HNO3(разб) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O.

Оксид азота(II) образуется при работе двигателей внутреннего сгорания из азота и кислорода под действием высокой температуры и давления.

Оксид азота(II) не реагирует ни с кислотами, ни со щелочами. Однако легко вступает в окислительно-восстановительные реакции. Так, оксид азота(II) быстро окисляется кислородом с образованием оксида азота(IV):

.

Рис. 94.1. Масштабная модель молекулы оксида азота(IV); строение молекул NO2 и их димеризация с образованием N2O4

Оксид азота(IV). Получение и химические свойства

Молекула NO2 имеет угловую форму (рис. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 94.1). Предполагается, что атом азота находится в состоянии sp2-гибридизации, длина связи N—O равна 0,119 нм, что соответствует полуторной связи.

Оксид азота(IV) NO2, диоксид азота — газ бурого цвета (tпл. = −11,2 °С, tкип. = 21 °С), в жидком и твердом состоянии бесцветен и состоит из молекул N2O4 вследствие димеризации:

2NO2 N2O4 + Q.

Димеризация легко происходит из-за наличия неспаренного электрона. В газообразном состоянии оксид азота(IV) димеризован частично.

В лаборатории обычно его получают известной вам реакцией концентрированной азотной кислоты с медью:

Cu + 4HNO3(конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

или разложением некоторых нитратов (§ 38, с. 211).

Оксид азота(IV) взаимодействует с водой. В зависимости от условий образуются различные продукты. Так, при комнатной температуре образуются азотная и азотистая кислоты:

.

При растворении NO2 в воде при повышенной температуре в избытке кислорода образуется азотная кислота:

.

Равновесие этой обратимой реакции при промышленном получении азотной кислоты смещают вправо, повышая давление.

При растворении NO2 в щелочах образуются нитраты вместе с нитритами:

Недостаточная очистка газов, выделяемых в окружающую среду предприятиями, производящими азотную кислоту, котлами электростанций, газотурбинными установками, двигателями автомобилей и самолетов, приводит к загрязнению атмосферы оксидами азота. Под действием кислорода NO превращается в NO2. Во влажной атмосфере образуется азотная кислота, и на землю выпадают кислотные дожди, вредные не только для человека и животных, но и для растений. Под действием кислотных дождей разрушаются строительные сооружения.

Вопросы, задания, задачи

1. Выпишите формулы солеобразующих оксидов: N2O5, NO2, N2O3, NO, N2O.

2. Запишите формулы оксидов, которые соответствуют кислотам HNO2 и HNO3.

3. Какие из оксидов азота можно собирать методом вытеснения воды?

4. Какие из оксидов азота могут реагировать со щелочами? Запишите формулы этих оксидов.

5. Запишите уравнения реакций, соответствующих взаимодействию оксида азота(IV) с водой в различных условиях.

6. Определите сумму электронов в молекуле: а) оксида азота(II); б) оксида азота(IV).

7. Укажите, в какую сторону сместится равновесие в реакции 2NO2(г) N2O4(г) + Q:

• а) при увеличении давления;
• б) при понижении температуры.

Как изменяется окраска реакционной смеси в каждом случае?

8. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса:

NaOH + O2 + NO2 = NaNO3 + H2O.

9. Составьте уравнения реакций согласно схеме:

.

10. Определите массовую долю (%) соли, которая образовалась в растворе при пропускании оксида азота(IV) объемом 1,12 дм3 (н. у.) в смеси с избытком кислорода через раствор гидроксида кальция массой 300 г с массовой долей щелочи 0,166 %.

Самоконтроль

1. Несолеобразующими оксидами являются:

• а) NO;
• б) N2O5;
• в) N2O3;
• г) N2O.

2. Как окислителем, так и восстановителем в химических реакциях могут быть:

• а) NН3;
• б) NO;
• в) N2O3;
• г) N2O5.

3. Продуктами взаимодействия NO2 с водой могут быть:

• а) HNO3;
• б) HNO2;
• в) NO;
• г) N2O5.

4. Оксид азота NO2 образует соли, реагируя с:

• а) водой;
• б) гидроксидом бария;
• в) гидроксидом кальция;
• г) углеводородами.

5. Объем газа (н. у.), полученного в реакции меди массой 3,2 г с концентрированной азотной кислотой при выходе продукта 85 %, равен:

• а) 1,9 дм3;
• б) 2,24 дм3;
• в) 2,56 дм3;
• г) 2,64 дм3.