Элемент VA группы

АЗОТ. КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ АЗОТА.

Опыт 1. Получение и свойства оксида азота(I).

Поместить в пробирку 1-2 г нитрата аммония. Осторожно нагреть. Поднести тлеющую лучинку к отверстию пробирки. Что происходит? Закрыть пробирку пробкой с хлоркальциевой трубкой, в шарик которой на слой ваты насыпать прокаленный хлорид кальция и вновь подогреть пробирку. Ввести тлеющую лучинку в верхнее отверстие хлоркальциевой трубки. Что теперь наблюдаете? Написать уравнение реакции. Каково назначение хлорида кальция?

Опыт 2. Получение и свойства оксида азота(II) (тяга!).

Собрать прибор по рис.3. Налить в U-образную трубку такое количество 10% раствора щелочи, чтобы уровень жидкости в обоих коленах был выше сгиба трубки на 0,5-1 см. Положить в колбу Вюрца 10 г медных стружек и прилить через воронку 33% азотную кислоту (1:1). Если реакция идет слабо, колбу немного нагреть. Чем объясняется появление бурого газа в колбе? Что образуется в U-образной трубке? Собрать оксид азота в две пробирки методом вытеснения воды.

Испытать, горит ли лучинка в оксиде азота. Что происходит с оксидом азота на воздухе? Пропустить ток оксида азота через слегка нагретую азотную кислоту. Что наблюдается? Написать уравнение реакций:

а) получение оксида азота;

б) окисление его кислородом воздуха;

в) взаимодействие оксида азота с азотной кислотой. Рис.3.

Опыт 3. Получение и свойства оксида азота(IV).

Собрать прибор по рис.4, все его части должны быть сухими.

Рис.4

4-5 г нитрата свинца перемешать с 2 г кварцевого песка. Полученную смесь поместить в пробирку (1), распределив равномерным слоем. Пробирку (2), плотно закрытую, погрузить в стакан с охлаждающей смесью (лед и соль). Пробирку (3) наполнить водой и, перевернув ее вверх дном поместить в кристаллизатор с водой. Равномерно обогревать пламенем горелки всю поверхность пробирки (1). Следует избегать местных перегревов и расплавления стекла. После вытеснения воздуха из прибора, собрать в пробирку под водой газ, выделяющийся при разложении нитрата свинца, испытать его тлеющей лучинкой. Какой это газ? Прекратите нагревание, когда в пробирке (2) соберется около 1 мл жидкости. Выньте приемник из охладительной смеси, быстро бросьте в него кусочек льда. Вылейте синюю жидкость в охлажденный раствор едкого натра, синий цвет исчезнет. Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида азота (IV) с водой и щелочью.

Опыт 4. Свойства азотистой кислоты.

а) Прилить к раствору нитрита натрия 1-2 мл раствора йодида калия и 2 мл серной кислоты. Наблюдать выделение йода. Написать уравнение реакции.

б) В раствор нитрита натрия, подкисленного соляной кислотой, пропустить ток сероводорода (тяга!). Отфильтровав серу в полученном растворе обнаружить сульфат-ион. Написать уравнение реакции. Чем является азотистая кислота в опытах а и б?

в) К раствору нитрита натрия приливать по каплям перманганат калия, подкисленный 1 М серной кислотой. Объяснить обесцвечивание раствора перманганата калия. Написать уравнение реакции.

г) К 1 мл раствора бихромата калия прилить 3-4 капли раствора нитрита натрия и 3 мл 1 М раствора серной кислоты. Слегка нагреть, наблюдать изменение оранжевой окраски раствора на зеленую. Написать уравнение реакции. На какое свойство азотистой кислоты указывают две последние реакции?

Опыт 5. Получение азотной кислоты (тяга!)

Собрать прибор по рис. 5. Поместить в реторту около 10 г нитрата калия и прилить 10 мл концентрированной серной кислоты.

Приемник для охлаждения поместить в ванну со снегом. Осторожно нагревать реторту. Когда в приемнике соберется около 6 мл азотной кислоты, прекратить нагревание. Написать уравнение реакции.

Рис. 5

Опыт 6. Свойства азотной кислоты (тяга!).

а) Налить в сухую фарфоровую чашку 1-2 мл свежеприготовленной азотной кислоты и внести в нее раскаленный уголек. Что происходит? Написать уравнение реакции.

б) Налить в пробирку 2 мл концентрированной азотной кислоты и опустить в нее кусочек серы, подогреть. Охладив пробирку, добавить в нее 5-6 мл дистиллированной воды и несколько капель хлорида бария. Что наблюдается? Написать уравнение реакции.

в) Нагреть в пробирке немного разбавленной (1:1) азотной кислоты (не более 1/3 пробирки) и пропустить в нее ток сероводорода из аппарата Киппа. Наблюдать образование осадка и выделение газа. Написать уравнение реакции.

г) К нескольким каплям раствора соли меди(II) добавить сероводородной воды для полного осаждения сульфида меди. Не промывая осадка, обработать его 3 М раствором азотной кислоты (на холоду и при нагревании). Наблюдать растворение сульфида меди. Написать уравнение реакции.

д) К небольшому количеству нитрата ртути (II) приливать по каплям сероводородную воду. Отфильтровать осадок сульфида ртути и один раз промыть его на фильтре дистиллированоой водой. Испытать, растворяется ли сульфид ртути в 3 М азотной кислоте (на холоду и при нагревании) и в царской водке. В каком случае осадок растворяется? Написать уравнение реакции.

Опыт 7. Горение угля в нитрате калия.

Насыпать в сухую пробирку (1/2 её высоты) нитрат калия. Укрепить пробирку в лапке штатива. Нагреть соль до плавления и выделения пузырьков газа. В расплавленную массу бросить раскаленный уголек. Что происходит? Образовавшийся в пробирке сплав после охлаждения растворить в 5-10 мл воды. Для ускорения растворения смесь можно нагреть. Доказать присутствие в растворе нитрита калия, добавив несколько капель разбавленной серной кислоты и 1-2 капли йодида калия. Написать уравнение реакции.

Задачи и упражнения.

1. Почему молекула NO₂ легко димеризуется, а для SO₂ подобный процесс не характерен?

2. Покажите три типа термического разложения нитратов на примерах разложения KNO₃, Cu(NO₃)₃, AgNO₃.

3. Возможно ли получение азотной кислоты из воздуха и воды?

4. Закончите уравнения реакций:

а) NO₂ + Ba(OH)₂ →

б) NO + KMnO₄ + H₂O →

в) Bi₂S₃ + HNO₃ →

5. Требуется растворить некоторое количество меди в азотной кислоте. В каком случае расход азотной кислоты будет меньше: при применении 90% или 35%-ного (по массе) раствора HNO₃?

6. Оксиды азота полностью реагируют с раскаленной медью, образуя оксид меди (II) и свободный азот. Какова формула оксида азота, если масса полученного CuO составила 0,7105 г, и азот выделился объемом 200 мл (н.у.).

(Ответ: N₂O).

7. Какой объем раствора нитрита натрия, молярная концентрация которого 0,15 моль/л, потребуется для реакции с 10 мл раствора KI (ρ = 1,12 г/см³), в котором его массовая доля соли составляет 15%. В какой среде протекает эта реакция? Вычислите массу каждого из образующихся продуктов.

(Ответ: 67,3 мл; 1,28 г I₂; 0,30 г NO).

8. Какая масса PbO₂ потребуется для окисления в присутствии серной кислоты нитрита натрия, находящегося в 200 мл раствора, если массовая доля соли составляет 15% (ρ = 1,12 г/см³)?

(Ответ: 116,4 г).

9. Сколько миллилитров 0,005 М раствора KМnO₄ потребуется для окисления в сернокислом растворе 25 мл 0,1 М раствора KNO₂? (Ответ: 20 мл).

10. Сколько граммов меди можно перевести в раствор при действии 60 мл 33%-ного раствора азотной кислоты (ρ= 1,2 г/см³). Какой объем NO (0°С, 101,3 кПа) выделится при этом?

(Ответ: 9 г; 2,1 л).