Глава 7. Подгруппа азота и её типичные представители.
§27. Аммиак.
Вопросы в начале параграфа
Составьте схему строения молекулы аммиака и раскройте механизм её образования.
Какую степень окисления имеет атом азота в аммиаке и почему?
Какая связь называется водородной? Покажите на примере молекулы воды, изучив схему её образования (см. учебник химии для 8 класса).
Лабораторный опыт
Получение аммиака. Для получения аммиака возьмем примерно равные объёмы (2-3 ложки) мелкокристаллического хлорида аммония NH4CI и твёрдой (лучше слегка влажной) гашеной извести Са (ОН)2. Оба порошка перемешаем в фарфоровой ступке и поместим в круглодонную колбу, заполнив её приблизительно на ⅓ (при меньшем количестве смеси образовавшиеся при реакции капли воды будут стекать на более нагретые стенки нижней половины колбы, и она может треснуть). Осторожно нагреем колбу со смесью. Наличие аммиака определим по запаху. Выделяющийся аммиак соберём в демонстрационную пробирку способом вытеснения воздуха и проделаем с ним опыты, подтверждающие его свойства.
Растворимость аммиака NH, в воде. Этот опыт можно проделать, заполнив аммиаком цилиндр или пробирку (рис. 39). (Проводить в вытяжном шкафу!)
В пробирку с раствором аммиака добавьте несколько капель фенолфталеина. Раствор окрасился в малиновый цвет, что указывает на наличие в нём гидроксид-ионов ОН-. Откуда они взялись в растворе? По всей вероятности, вследствие отнятия от молекул воды ионов водорода Н+ молекулами аммиака.
Проблема
Откуда и как в данном растворе появились гидроксид-ионы?
Задание
Попробуйте самостоятельно объяснить этот процесс.
Лабораторные опыты
Горение аммиака в кислороде. (Необходимо проводить в вытяжном шкафу!) В небольшой стакан нальём / концентрированного раствора аммиака (25%) и пропустим через него струю кислорода из газометра или кислородной подушки. Аммиак летуч. Поднесём к смеси паров аммиака и кислорода зажжённую лучинку. Пары аммиака над поверхностью раствора вспыхивают и горят зеленоватым пламенем. Азот при этом окисляется до свободного азота (рис. 40).
В лапках штатива укрепите пробирку 1 со смесью твёрдых хлорида аммония и гидроксида кальция и пробирку 2 с перманганатом калия (рис. 41), снабжённую газоотводной трубкой. Конец трубки установите над пробиркой 1. Нагрейте пробирки. Как только начнётся энергичное выделение аммиака (определите по запаху), к отверстию пробирки 1 поднесите лучинку. Аммиак загорится. Сравните эти опыты.
Взаимодействие раствора аммиака с соляной кислотой. Смочим в концентрированных растворах соляной кислоты и аммиака две чистые стеклянные палочки и сблизим их. Выделяется белое облако дыма хлорида аммония.
Вспомним, как изменяется окраска индикатора в растворе аммиака, если в пробирку с раствором аммиака прилить несколько капель фенолфталеина. Раствор окрасится в малиновый цвет, что указывает на наличие в нём гидроксид-ионов ОН-.
Проблема
За счёт чего аммиак может вступать в реакции присоединения, если все валентные электроны использованы на образование связи, а атомы азота и водорода в его молекуле имеют устойчивые электронные конфигурации?
Задание
Напишите уравнения реакций аммиака с азотной и серной кислотами. Назовите продукты этих реакций.
Вопрос внутри параграфа
Вспомните процесс возгонки кристаллического иода. Чем этот процесс отличается от процесса разложения хлорида аммония?
Лабораторный опыт
В пробирку с раствором хлорида аммония прилейте раствор щёлочи и подогрейте. Аммиак обнаруживается по запаху, а также по окрашиванию влажной лакмусовой бумажки, внесённой в верхнюю часть пробирки.
Вопросы в конце параграфа
1. Каково строение молекулы аммиака и как оно предопределяет его физические и химические свойства?3. Как объяснить хорошую растворимость аммиака в воде? Какие процессы при этом происходят? Запишите уравнения реакций.
2. Изобразите схему образования иона аммония и объясните его механизм.
3. Как объяснить хорошую растворимость аммиака в воде? Какие процессы при этом происходят? Запишите уравнения реакций.
4. Как осуществить предложенные ниже превращения?
N2 ⇄ NH3 → NO
↑↓
NH4NO3
Напишите уравнения этих реакций и укажите их условия.
5. Соедините стрелками левую и правую части уравнений химических реакций, характеризующих свойства солей аммония.
1) (NH4)2CO3 ⟶
2) NH4Cl + H2SO4 ⟶
3) (NH4)2SO4 + KOH ⟶
4) (NH4)2SO4 + Ba (NO3)2 ⟶
А. NH3 + H2O + K2SO4
Б. NH4NO3 + BaSO4
В. (NH4)2SO4 + HCl
Г. NH3 + CO2
Д. NH3 + CO2 + H2O
6. Почему аммиак с кислотами реагирует активнее, чем с водой?
7. Установите взаимосвязь свойств и применения солей аммония.
8. В каком объёме воздуха содержится количество азота, достаточное для получения 2 м3 аммиака (н. у.), если в реакцию с водородом вступает 20% азота?